專利名稱：基于肌電信號通信機(jī)理的癱瘓肢體功能重建方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于肌電信號通信機(jī)理的癱瘓肢體功能重建方法及其裝置，屬于康復(fù)醫(yī)學(xué)和電子科學(xué)的交叉領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
癱瘓病人肢體動作功能的喪失給他們自身及家庭乃至社會帶來巨大的痛苦和負(fù)擔(dān)。癱瘓肢體動作功能的重建，一直是康復(fù)醫(yī)學(xué)重點(diǎn)研究的目標(biāo)。多年以來，國內(nèi)外的科學(xué)家們?yōu)榘c瘓病人設(shè)計了眾多控制肢體動作的功能電刺激裝置，主要分為植入式的和非植入式兩大類。植入式無可避免地為患者帶來手術(shù)的困擾，而非植入式的功能電刺激由于通道數(shù)目少，無法達(dá)到精確的控制。重要的是，無論是植入式的還是非植入式的刺激系統(tǒng)，由于對各種動作的神經(jīng)及肌電編碼的認(rèn)知缺失，只能通過構(gòu)想的人工脈沖編碼作為控制信號產(chǎn)生簡單重復(fù)的肢體動作，這些動作和正常人肢體動作的自由度和和諧度相去甚遠(yuǎn)。由于健康肢體肌 電信號真實反映著實時的肌肉活動方式，利用健康肢體動作時產(chǎn)生的肌電信號作為參照生成多通道的刺激信號，就彌補(bǔ)了現(xiàn)有功能電刺激系統(tǒng)的缺陷。除上述針對癱瘓病人康復(fù)醫(yī)學(xué)的應(yīng)用，在體育運(yùn)動員的訓(xùn)練，鋼琴等樂器的練習(xí)和各種器械的操作訓(xùn)練等過程中，動作的準(zhǔn)確復(fù)制和重建也有著重大的意義。設(shè)想一下，如果能夠擺脫難以理解的口頭傳授的動作要領(lǐng)，精確的做出教練和老師要求的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)動作，無疑節(jié)省了大量的訓(xùn)練時間，更快地培養(yǎng)出優(yōu)秀的運(yùn)動員、演奏家、技術(shù)人員和熟練工人。在ZL 200510135541.6的發(fā)明專利中，提出了 “微電子系統(tǒng)輔助神經(jīng)信道功能恢復(fù)方法及其裝置”，用于受損脊髓神經(jīng)的信道橋接、信號再生和功能重建。這一專利要處理的是動作和感覺的神經(jīng)電位脈沖序列(編碼)。該發(fā)明專利的特征是1)應(yīng)用目標(biāo)是同體受損的脊髓神經(jīng)，2)采用近距離有線的生物神經(jīng)-電子接口，3)裝置需要手術(shù)植入。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種基于肌電信號通信機(jī)理的癱瘓肢體功能重建方法及其裝置，將采集到的健康肢體動作時產(chǎn)生的多通道肌電信號，經(jīng)過信號處理，以有線或無線的通信方式傳送至癱瘓肢體上的功能電激勵系統(tǒng)，利用刺激波形生成算法生成多通道的刺激電信號，施加于穿戴在癱瘓肢體上的刺激電極陣列，產(chǎn)生與肌電信號采集肢體相似的和諧動作，達(dá)到癱瘓肢體動作功能重建的目的。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案
一種基于肌電信號通信機(jī)理的癱瘓肢體功能重建裝置，由探測電極陣列、信號處理電路、通信信道、激勵生成電路和刺激電極陣列順序連接而成，其中所述的探測電極陣列包括探測電極和參考電極；所述的信號處理電路由緩沖隔離器、濾波器、放大器和A/D轉(zhuǎn)換電路順序連接而成，所述的通信信道由信號調(diào)制電路、無線發(fā)射電路、無線接收電路和信號解調(diào)電路順序連接而成，所述的激勵生成電路由基于微處理器的控制電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、信號隔離電路、極間耦合濾波網(wǎng)絡(luò)和激勵輸出電路順序連接而成，所述的刺激電極陣列包括正向激勵輸出端子和負(fù)向激勵輸出端子；探測電極陣列中的探測電極與信號處理電路中的緩沖隔離器的正輸入端連接，參考電極與信號處理電路的緩沖隔離器的負(fù)輸入端相連，信號處理電路中的A/D轉(zhuǎn)換電路與通信信道的信號調(diào)制電路連接或者信號處理電路中的A/D轉(zhuǎn)換電路與激勵生成電路的控制電路連接，激勵生成電路中的激勵輸出電路的正、負(fù)輸出端分別與刺激電極陣列中的正向激勵輸出端子和負(fù)向激勵輸出端子連接。所述的探測電極陣列采用多個探測電極和一個共用參考電極的單端形式，或采用兩兩配對的差動形式。所述的探測電極陣列采用單端對地時，各通道共用一個參考電極，此時參考電極應(yīng)放置在關(guān)節(jié)等無肌電信號位點(diǎn)附近，激勵用多通道體表刺激電極的各正向和負(fù)向輸出電極點(diǎn)中心距離不超過5cm，電極導(dǎo)體與皮膚接觸面積小于1cm2，沿特定肌肉走向設(shè)置，正向輸出電極位點(diǎn)的中心位于某一肌肉刺激敏感處，該敏感處的具體位置根據(jù)被刺激對象的實際情況通過激勵實驗方法確定，當(dāng)某些特定肌肉需要的刺激強(qiáng)度較高時，將多個通道的輸出電極置于同一肌肉上并同時輸出相同刺激信號以提高刺激強(qiáng)度。所述的濾波器包括RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)和高通濾波網(wǎng)絡(luò)，RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)濾除高頻 信號的干擾，高通濾波網(wǎng)絡(luò)抑制由電極接觸和呼吸等因素產(chǎn)生的低頻干擾。本發(fā)明的有益效果如下
I)目前用于動作功能重建的功能性電激勵方法都采用人工編制的脈沖序列進(jìn)行刺激。這種控制方式是根據(jù)動作解剖學(xué)的知識通過人們構(gòu)想的動作方式生成相對規(guī)則的刺激脈沖序列刺激多塊肌肉來實現(xiàn)的。實際動作過程中的肌肉組合，不僅有時序關(guān)系，還有強(qiáng)弱關(guān)系，只靠簡單的脈沖組合刺激產(chǎn)生的動作和正常人肢體動作的自由度與和諧度相去較遠(yuǎn)。而本發(fā)明則從另一個方面為刺激波形的生成提供了參考，因為肌電信號是誘發(fā)其生成的神經(jīng)信號的一種直接映射，是反映肌肉活化程度的一個重要參考，以其作為參考的刺激波形不僅包含了時序關(guān)系，空間關(guān)系，也包含了活化程度的強(qiáng)弱關(guān)系，以此為基礎(chǔ)的多通道功能電刺激在實現(xiàn)肢體動作的自由度和和諧度方面比現(xiàn)有人工編碼技術(shù)大有提高。2)目前，用于動作功能重建的功能性電激勵方法都采用人工編制的脈沖序列進(jìn)行刺激，這種刺激脈沖的頻率和占空比單一，而實際的肌肉在動作中可通過調(diào)節(jié)動作電位爆發(fā)頻率和序列密度來調(diào)整肌肉的力量并減少肌肉疲勞。使用現(xiàn)有的單一頻率和占空比的刺激脈沖，使得所有肌肉按照相同的刺激強(qiáng)度來活化，效率較低且肌肉易產(chǎn)生疲勞，不適合長時間使用。而本發(fā)明采用的刺激波形根據(jù)探測到的肌電信號來產(chǎn)生，刺激能量密度可根據(jù)動作中肌電信號強(qiáng)弱變化進(jìn)行調(diào)整，從原理上來說，這種刺激波形相比于原來較為單一的刺激波形能夠更接近實際情況使肌肉活化同時降低肌肉的動作疲勞，使系統(tǒng)的持續(xù)使用時間得到提聞。3)目前，用于臨床的動作功能重建的功能性電激勵系統(tǒng)使用的電極都為體積較大的體表干電極，其選擇性較差，激勵時導(dǎo)致多塊肌肉同時活化，故動作無法精細(xì)控制。本裝置中采用的多通道體表刺激電極陣列各正向和負(fù)向輸出電極點(diǎn)中心距離不超過5cm，電極導(dǎo)體與皮膚接觸面積小于1cm2，沿特定肌肉走向設(shè)置，正向輸出電極位點(diǎn)的中心位于某一肌肉刺激敏感處，該敏感處的具體位置根據(jù)被刺激對象的實際情況而定。當(dāng)某些特定肌肉需要的刺激強(qiáng)度較高時，可將多個通道的輸出電極置于同一肌肉上并同時輸出相同刺激信號以提高刺激強(qiáng)度。在提高刺激效率的同時，由于每一通道的電極接觸點(diǎn)較小，肌肉選擇性將明顯增強(qiáng)。
4)由于本發(fā)明的肢體運(yùn)動功能再生方法實現(xiàn)的基本上是主動肢體脈沖式動作電位到被動肢體一一對應(yīng)的脈沖式動作電位的探測、處理、傳遞和激勵的過程，不涉及激勵脈沖的人工生成和參數(shù)調(diào)整等硬件和軟件，具有電路簡單、器件體積小、功耗低、成本低、有利于推廣應(yīng)用的特點(diǎn)。5)本發(fā)明可用于任何需要動作功能重建的場合，包括脊髓損傷的癱瘓病人動作功能重建，中風(fēng)導(dǎo)致的偏癱病人動作功能重建，健康人的動作訓(xùn)練等等。本發(fā)明采用有線或無線的方式傳輸刺激波形信號，相比于ZL200510135541.6的發(fā)明專利中神經(jīng)信號僅僅是跨過受損的脊髓實現(xiàn)功能的重建與 再生，使得動作控制的距離大大增加。同時與ZL200510135541. 6的發(fā)明專利及ZL201020135844. 4的實用新型專利比較，前兩種專利所述系統(tǒng)不管是探測電極還是激勵電極都需要手術(shù)進(jìn)行植入，而本發(fā)明只需表面電極就可實現(xiàn)動功能的重建，大大降低了系統(tǒng)使用復(fù)雜性，可更快地投入到臨床用途當(dāng)中。6)本發(fā)明具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域，可以將該裝置應(yīng)用于一個健康人(如醫(yī)護(hù)人員)和多個癱瘓病人之間，實現(xiàn)癱瘓病人在醫(yī)護(hù)人員引導(dǎo)下的康復(fù)性動作。同時也可以將該裝置的采集端置于偏癱病人的健側(cè)肢體，激勵端置于病人的患肢，實現(xiàn)健側(cè)肢體控制患側(cè)肢體動作達(dá)到自我康復(fù)動作的目的；在運(yùn)動員訓(xùn)練及其他器械操作領(lǐng)域，教練或老師可通過采集其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)動作時產(chǎn)生的肌電信號控制受訓(xùn)人員產(chǎn)生相同的動作，從而達(dá)到訓(xùn)練的目的；在軍事領(lǐng)域，本專利思想可應(yīng)用于生物機(jī)器人的研究，實現(xiàn)老鼠、狗、等動物在人遠(yuǎn)程模擬動作控制下偵察和排爆等軍事任務(wù)。


圖I是本發(fā)明方法的示意圖。圖2是本裝置的結(jié)構(gòu)框圖，其中21為探測電極；22為參考電極；31為緩沖隔離器；32為濾波器；33為放大器；34為AD轉(zhuǎn)換電路；41為信號調(diào)制電路；42為無線發(fā)射電路；43為無線接收電路；44為信號解調(diào)電路；51為基于微處理器的控制電路；52為D/A轉(zhuǎn)換電路；53為信號隔離電路；54為極間耦合濾波網(wǎng)絡(luò)；55為激勵輸出電路；61為正向激勵輸出端子；62為負(fù)向激勵輸出端子。圖3是信號處理電路中的緩沖隔離器、濾波器、放大器的一種實現(xiàn)方式。圖4是激勵信號生成電路中的信號隔離電路，級間耦合濾波網(wǎng)絡(luò)和激勵電路的一種實現(xiàn)方式。圖5是健康人屈肘時，肱二頭肌上探測到的肌電信號，以及依據(jù)此信號生成的刺激波形。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說明。參看圖1，利用穿戴在健康肢體上的體表探測電極陣列從健康肢體采集動作產(chǎn)生的多通道關(guān)鍵肌電信號并送入信號處理電路。信號處理電路將采集到的多通道體表肌電信號經(jīng)過放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換后通過有線或無線的通信數(shù)據(jù)方式經(jīng)由通信信道將信號傳輸給激勵信號生成電路。激勵信號生成電路通過刺激波形生成算法生成多通道的刺激信號，并將功率放大后的刺激波形施加于穿戴在癱瘓肢體上的刺激電極陣列，作用于多個肌肉的刺激位點(diǎn)，使相應(yīng)肌肉順序活化，從而達(dá)到癱瘓肢體的動作功能重建。參看圖2，信號處理電路包含N(N=2，4，8，16，……)個通道，其中各通道包含緩沖隔離器31，濾波器32，放大器33，AD轉(zhuǎn)換電路34，表面肌電探測用多通道體表電極陣列或采用多個探測電極和一個共用的參考電極的單端形式或采用兩兩配對的差動形式。各探測通道的探測電極21，與參考電極22為信號處理電路提供差分輸入與緩沖隔離器31相連，(包含正向輸入和負(fù)向輸入兩個輸入端，各通道的探測電極21從不同肌肉上探測肌電信號送入不同通道的正向輸入端，各通道的負(fù)向輸入端與參考電極22相連。在實施過程中，探測電極置于肌肉的肌腹處，例如肱二頭肌收縮時隆起最大處。各通道參考電極延肌肉走向布置于探測電極附近。當(dāng)探測的肌肉數(shù)量較多，電極密度較大的情況下，各通道可共用一個參考電極，此時參考電極應(yīng)放置在關(guān)節(jié)等無肌電信號位點(diǎn)附近。)將探測到的肌電信號送入濾波器32。緩沖隔離器31為電路提供了高的輸出阻抗，濾波器32的作用是對環(huán)境中的高頻以及由于電極接觸，呼吸等因素產(chǎn)生的較低頻的干擾信號進(jìn)行抑制。將抑制后的信號送入放大器33，放大器中前置放大部分儀器放大器為電路提供高的共模抑制比以減少共模噪聲的影響。然后進(jìn)一步通過兩級放大電路得到足夠的增益后就可以通過A/D轉(zhuǎn)換電路34進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。上述電路中，緩沖隔離器的作用是為電路提供高的輸入阻抗，為電路和人體皮膚間提供良好的隔離。濾波器包括RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)和高通濾波網(wǎng)絡(luò)。RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)濾除 高頻信號的干擾，高通濾波網(wǎng)絡(luò)抑制由電極接觸和呼吸等因素產(chǎn)生的低頻干擾。放大器中的前置部分采用微弱信號探測中常用的儀器放大器，為電路提供高的共模抑制比。與差分方式的電極陣列組合，儀器放大器可抑制大部分共模干擾信號。儀器放大器的輸出信號再經(jīng)兩級放大電路得到足夠的增益。極間耦合電路是一個高通放大器，實現(xiàn)兩級放大電路的直流工作點(diǎn)分離。A/D轉(zhuǎn)換電路將多通道的模擬肌電放大信號轉(zhuǎn)換成可以由微處理器處理的數(shù)字信號。然后，將該信號以有線或無線的通信數(shù)據(jù)方式傳送至激勵生成電路。上述電路中的緩沖隔離器31，濾波器32，放大器33，的一種實現(xiàn)方式如圖3所示。其中Ul，U2, U4, U5, U6為運(yùn)算放大器，U3為儀器放大器。A/D轉(zhuǎn)換后的信號通過有線或無線的數(shù)據(jù)通信方式傳送至激勵生成電路。當(dāng)采用無線方式傳送時，通信信道應(yīng)包含信號調(diào)制電路41、無線發(fā)射電路42、無線接收電路43和信號解調(diào)電路44。樣機(jī)中采用配對的TI公司的CC2430 2. 4GHz無線射頻芯片作為通信信道控制芯片，該芯片支持ZigBee協(xié)議可達(dá)到低功耗多點(diǎn)無線數(shù)字通訊的目的。在激勵信號生成電路中，經(jīng)過肌電信號模式識別和刺激輸出轉(zhuǎn)換算法生成特定波形的多通道功能電刺激信號。所說的激勵信號生成電路包括基于微處理器的控制電路51、D/A轉(zhuǎn)換電路52、信號隔離電路53、極間耦合濾波網(wǎng)絡(luò)54和激勵輸出電路55。上述電路中，控制電路由單片機(jī)或其他控制單元如FPGA、DSP以及基于ARM構(gòu)架的其他微處理器作為核心，將從通信信道中接收到的數(shù)字信號通過多通道刺激波形生成算法生成需要的多通道刺激信號，并將刺激波形信號傳送至相應(yīng)激勵通道。上述算法主要包括信號預(yù)處理、動作模式分類、刺激通道選擇及刺激波形生成五部分。D/A轉(zhuǎn)換電路則負(fù)責(zé)將微處理器輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號。信號隔離電路的目的是使激勵端的通道間進(jìn)行隔離，使通道間彼此不共地，這樣可有效的防止某一通道刺激時在其他通道上也產(chǎn)生刺激。級間耦合濾波網(wǎng)絡(luò)的作用是隔離前級和后級電路的工作點(diǎn)，濾除信號隔離電路等前級電路產(chǎn)生的直流信號及其他高頻干擾信號。由于體表刺激需要較高的刺激信號強(qiáng)度，激勵電路的作用是對前級提供的模擬刺激信號進(jìn)行不失真的功率放大，并進(jìn)行阻抗變換，以減少由于電極接觸阻抗或皮膚阻抗差異所引起的刺激效果差異。激勵電路包含正向與負(fù)向兩個輸出端子，與多通道體表刺激電極陣列的一對電極點(diǎn)相連，作用于同一塊肌肉附近。正負(fù)向端子分別與激勵通道的正負(fù)向輸出端相連。當(dāng)探測端探測到人體進(jìn)行某一動作的肌電信號時，系統(tǒng)通過內(nèi)在的算法生成對應(yīng)通道的刺激信號，使激勵端在多個肌肉位點(diǎn)產(chǎn)生一定時序和強(qiáng)度的刺激，使得激勵端肌肉群產(chǎn)生與探測端肌肉群相同的動作，從而達(dá)到動作功能精確重建的目的。樣機(jī)中采用TI公司的MSP430F169單片機(jī)作為控制電路的核心，由其執(zhí)行刺激波形生成算法，同時該單片機(jī)集成了 D/A轉(zhuǎn)換電路52，無需額外電路便可將算法生成的數(shù)字信號進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。D/A轉(zhuǎn)換生成的模擬刺激波形依次經(jīng)過每一通道的信號隔離電路53，極間耦合濾波網(wǎng)絡(luò)54，激勵電路55后施加于體表激勵電極正向激勵輸出端子61、負(fù)向激勵輸出端子62。每通道的正向激勵輸出端子61位于肌肉敏感點(diǎn)上方，肌肉敏感點(diǎn)的具體位置可通過使用如江蘇蘇云醫(yī)療器材有限公司SY-708A神經(jīng)肌肉刺激儀通過激勵探測的方式確定(即給予低頻脈沖刺激時誘發(fā)動作最大點(diǎn));每通道的負(fù)向激勵輸出端子62沿每通道肌肉走向位于正向輸出端子61附近。 探測端多通道表面肌電信號的探測電極位于探測肌肉的肌腹附近。電極陣列或布置為對稱形式，與差動的探測電路相連接，以減小干擾，或布置成單端對地形式，增加電極密度。單端對地時，各通道可共用一個參考電極，此時參考電極應(yīng)放置在關(guān)節(jié)等無肌電信號位點(diǎn)附近。激勵端多通道體表刺激電極的各正向和負(fù)向輸出電極點(diǎn)中心距離不超過5cm，電極導(dǎo)體與皮膚接觸面積小于1cm2，沿特定肌肉走向設(shè)置，正向輸出電極位點(diǎn)的中心位于待刺激肌肉刺激敏感處，該敏感處的具體位置根據(jù)被刺激對象的實際情況通過實驗方法確定。當(dāng)某些特定肌肉需要的刺激強(qiáng)度較高時，可將多個通道的輸出電極置于同一肌肉上并同時輸出相同刺激信號以提高刺激強(qiáng)度。激勵信號生成電路中的信號隔離電路53，極間耦合濾波網(wǎng)絡(luò)54，激勵電路55的實現(xiàn)方式如圖4所示。其中U7為隔離放大器，樣機(jī)中選用了 TI公司的IS0124隔離放大芯片。信號隔離電路53用于隔離各刺激通道，通過信號隔離電路53后，后級的激勵電路彼此獨(dú)立，有效的抑制了刺激電流在各通道間的串?dāng)_，增強(qiáng)了通道選擇性。極間耦合濾波網(wǎng)絡(luò)54在消除隔離放大器產(chǎn)生的高頻干擾信號的同時去除了對人體有害的低頻直流分量，提高了系統(tǒng)安全性，其中的U8、U9為運(yùn)算放大器。由于體表刺激需要較高的刺激電壓幅度，激勵電路55的作用是對前級提供的刺激波形模擬信號進(jìn)行不失真的功率放大，并進(jìn)行阻抗變換，以減少由于電極接觸阻抗或皮膚阻抗差異所引起的刺激效果差異，其中的U10，Ull為功率集成運(yùn)算放大器，可產(chǎn)生較大功率的波形輸出，且信號保真度高，通頻帶較寬。圖5所示為一健康人在進(jìn)行屈肘動作時肱二頭肌產(chǎn)生的肌電信號及依據(jù)此肌電信號生成的刺激脈沖波形，可以看出在樣機(jī)中使用的算法可識別肌電信號的峰值點(diǎn)，并在峰值位置生成一個負(fù)向刺激脈沖。將這一刺激波形通過刺激電極陣列6施加到癱瘓肢體肱二頭肌肌肉敏感點(diǎn)即可產(chǎn)生相同的屈肘動作。
權(quán)利要求
1.一種基于肌電信號通信機(jī)理的癱瘓肢體功能重建裝置，其特征在于由探測電極陣列、信號處理電路、通信信道、激勵生成電路和刺激電極陣列順序連接而成，其中所述的探測電極陣列包括探測電極(21)和參考電極(22);所述的信號處理電路由緩沖隔離器(31)、濾波器(32)、放大器(33)和A/D轉(zhuǎn)換電路(34)順序連接而成，所述的通信信道由信號調(diào)制電路(41)、無線發(fā)射電路(42)、無線接收電路(43)和信號解調(diào)電路(44)順序連接而成，所述的激勵生成電路由基于微處理器的控制電路(51)、D/A轉(zhuǎn)換電路(52)、信號隔離電路(53)、極間耦合濾波網(wǎng)絡(luò)(54)和激勵輸出電路(55)順序連接而成，所述的刺激電極陣列包括正向激勵輸出端子(61)和負(fù)向激勵輸出端子(62);探測電極陣列中的探測電極(21)與信號處理電路中的緩沖隔離器(31)的正輸入端連接，參考電極(22)與信號處理電路的緩沖隔離器(31)的負(fù)輸入端相連，信號處理電路中的A/D轉(zhuǎn)換電路(34)與通信信道的信號調(diào)制電路(41)連接或者信號處理電路中的A/D轉(zhuǎn)換電路(34)與激勵生成電路的控制電路(51)連接，激勵生成電路中的激勵輸出電路(55)的正、負(fù)輸出端分別與刺激電極陣列中的正向激勵輸出端子(61)和負(fù)向激勵輸出端子(62)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于肌電信號通信機(jī)理的癱瘓肢體功能重建裝置，其特征在于所述的探測電極陣列采用多個探測電極和一個共用參考電極的單端形式，或采用兩兩配對的差動形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于肌電信號通信機(jī)理的癱瘓肢體功能重建裝置，其特征在于所述的探測電極陣列采用單端對地時，各通道共用一個參考電極，此時參考電極應(yīng)放置在關(guān)節(jié)等無肌電信號位點(diǎn)附近，激勵用多通道體表刺激電極的各正向和負(fù)向輸出電極點(diǎn)中心距離不超過5cm，電極導(dǎo)體與皮膚接觸面積小于1cm2，沿特定肌肉走向設(shè)置，正向輸出電極位點(diǎn)的中心位于某一肌肉刺激敏感處，該敏感處的具體位置根據(jù)被刺激對象的實際情況通過激勵實驗方法確定，當(dāng)某些特定肌肉需要的刺激強(qiáng)度較高時，將多個通道的輸出電極置于同一肌肉上并同時輸出相同刺激信號以提高刺激強(qiáng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于肌電信號通信機(jī)理的癱瘓肢體功能重建裝置，其特征在于所述的濾波器(32)包括RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)和高通濾波網(wǎng)絡(luò)，RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)濾除高頻信號的干擾，高通濾波網(wǎng)絡(luò)抑制由電極接觸和呼吸等因素產(chǎn)生的低頻干擾。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于肌電信號通信機(jī)理的癱瘓肢體功能重建方法及其裝置。該重建裝置包括探測電極陣列、信號處理電路、通信信道、激勵生成電路和刺激電極陣列。所述的探測電極陣列采用多個探測電極和一個共用參考電極的單端形式，或采用兩兩配對的差動形式。本發(fā)明具有電路簡單、器件體積小、功耗低、成本低、有利于推廣應(yīng)用的特點(diǎn)，可用于任何需要動作功能重建的場合，包括脊髓損傷的癱瘓病人動作功能重建，中風(fēng)導(dǎo)致的偏癱病人動作功能重建，健康人的動作訓(xùn)練等等。
文檔編號A61N1/36GK102824691SQ20121034250
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者王志功, 呂曉迎, 周宇軒, 黃宗浩, 徐建, 羅寅 申請人:東南大學(xué), 南京神橋醫(yī)療器械有限公司