一種腦電波控制假肢系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種腦電波控制的假肢系統(tǒng)，該系統(tǒng)由處理執(zhí)行部分對腦電波數(shù)據(jù)獲取過濾部分輸入的腦電波數(shù)據(jù)進行處理，并輸出數(shù)據(jù)至鑲嵌在假肢內(nèi)的多個微型舵機，實現(xiàn)對假肢動作的控制。本發(fā)明采用可測參數(shù)作為數(shù)據(jù)來源，對數(shù)據(jù)進行處理后作為假肢舵機的控制動作信號，這種“擬制”信號的使用及其處理方法，使得腦電波控制的假肢系統(tǒng)能夠真正得以實現(xiàn)，而且經(jīng)過1～2周左右的訓(xùn)練周期后，基本能夠完成正常人所能完成的動作。使得腦電波控制的假肢系統(tǒng)能夠真正得以實現(xiàn)，給予了殘疾患者一個嶄新人生，不再為肢體殘缺而無法正常生活工作而擔(dān)心，大大縮小了假肢與真實肢體的差距，本發(fā)明在假肢中是一項革命性的突破。
【專利說明】一種腦電波控制假肢系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種腦電波直接控制的機械假肢系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]假肢，也稱“義肢”，指人造肢體，用來取代肢體的功能障礙(不論暫時性或永久性)，或是用來掩飾肢體傷殘。供截肢者使用以代償缺損肢體部分功能的人造肢體，有上肢假肢和下肢假肢。多用鋁板、木材、皮革、塑料等材料制作，其關(guān)節(jié)采用金屬部件，現(xiàn)在假肢界主流是鈦合金和碳素纖維材料。傳統(tǒng)假肢只能用做裝飾，而不能真正給患者一個實用的肢體。
[0003]EEG為腦電圖簡稱，根據(jù)現(xiàn)有腦神經(jīng)生理學(xué)EEG產(chǎn)生機制的研究，EEG信號起源于一個高度的非線性系統(tǒng)，不僅在中樞神經(jīng)系統(tǒng)每個分層發(fā)現(xiàn)許多的反饋環(huán)路，而且單個神經(jīng)元自身也表現(xiàn)出高度非線性因素。在神經(jīng)細胞膜上可以觀察到混沌行為，神經(jīng)放電轉(zhuǎn)化遵循分叉規(guī)律，而混沌和分叉行為屬于非線性科學(xué)的范疇。因此EEG信號是大量神經(jīng)細胞的非線性耦合，是一個高度非線性多單元連接的復(fù)合體，EEG活動具有確定性混沌(deterministic chaos)特性,大腦是復(fù)雜、自組織(self-organization)的非線性動力學(xué)系統(tǒng)。
[0004]現(xiàn)有較為成熟的腦電波檢測裝置是來源于neurosky (神念科技)公司，其產(chǎn)品應(yīng)用如necomim1、Mindflex意念控制游戲設(shè)備等。其總部位于美國娃谷,并在香港,倫敦,首爾，臺北，東京，及無錫擁有分公司。該裝置集成了腦電信號的采集、濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及分析等功能，其高性能生物傳感芯片可以檢測到人的腦電波并將其轉(zhuǎn)化成機器可以識別的數(shù)字信號實現(xiàn)人機交互。其輸出包括數(shù)字化的原始腦電波數(shù)據(jù)，輸出頻率512Hz(每秒512個數(shù)據(jù)包)，還可輸出δ、θ、α、β、Y波的EEG參數(shù)和“注意力”、“放松度”兩個eSense?參數(shù)(eSense?參數(shù)為thinkgear設(shè)備輸出參數(shù))，輸出頻率為IHz。各參數(shù)的
基本概念見下表:
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種腦電波控制的假肢系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括: A.腦電波數(shù)據(jù)獲取過濾部分:通過兩個電極，一個位于前額，另一個位于耳垂，采集腦電波信息至腦電波設(shè)備thinkgear,每秒檢測一次,并生成、儲存δ、θ、α、β波的數(shù)值化參數(shù)和“注意力”、“放松度”兩個eSense?的數(shù)值化參數(shù)； B.處理執(zhí)行部分，對由A部分輸入的腦電波數(shù)據(jù)進行處理，并輸出數(shù)據(jù)至鑲嵌在假肢內(nèi)的多個微型舵機，實現(xiàn)對假肢動作的控制，包括如下工作步驟: 第一步:在A部分生成的即時參數(shù)值中，任選2個參數(shù)的數(shù)值與預(yù)存的閥值進行比對，未達到閥值的即時參數(shù)值儲存，達到或超過閥值的即時參數(shù)值XpX2被選取做下步處理；第二步:取Xp X2的平均值標(biāo)記為X ； 第三步:調(diào)取即時參數(shù)值XpX2前一秒的對應(yīng)參數(shù)值，取其平均值標(biāo)記為Z，即時參數(shù)值為初始數(shù)值時Z為O，X與Z的差值標(biāo)記為D，D除以可調(diào)節(jié)的時間系數(shù)E，得到舵機完成動作時間為D/E秒；X與所述閥值的差值為F，得到舵機轉(zhuǎn)動度數(shù)為F度，傳輸指令至舵機:動作時間D/E秒、轉(zhuǎn)動度數(shù)F度，舵機執(zhí)行動作。
2.如權(quán)利要求1所述的一種腦電波控制的假肢系統(tǒng)，其特征在于，所述B部分的工作步驟第三步中還包括如下防顫抖功能步驟: `0.所述差值D大于5，發(fā)送新動作指令至舵機執(zhí)行，D不大于5再進行下述2)的判斷； 2).調(diào)取即時參數(shù)值XpX2前一段時間的對應(yīng)參數(shù)值，取對應(yīng)時點的兩參數(shù)值的平均值得到若干平均值組成的`Y數(shù)組，標(biāo)記為Y1~Yn; 3).Y數(shù)組的Y1~Yn數(shù)值呈上升或下降趨勢，而且X的值符合該趨勢，則即使此時Z與X對比差值不大于5，也將發(fā)送新動作指令至舵機執(zhí)行；差值不大于5，而且不符合上述情況，則不發(fā)送新動作指令，舵機保持當(dāng)前動作。
【文檔編號】A61F2/62GK103690281SQ201410003276
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月4日
【發(fā)明者】張江杰 申請人:張江杰