本發(fā)明涉及肌電信號(hào)感知和運(yùn)動(dòng)輔助技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可穿戴式肌肉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)識(shí)別和肌肉電刺激運(yùn)動(dòng)輔助系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來將功能性電刺激(functionalelectricalstimulation，簡稱“fes”)用于中風(fēng)后治療，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)被人們所注意，中風(fēng)病人進(jìn)行功能電刺激的許多實(shí)驗(yàn)表明，fes可以促進(jìn)神經(jīng)的可塑性，對(duì)患者運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)有著積極作用。正常人體將運(yùn)動(dòng)皮層神經(jīng)電信號(hào)傳遞到脊髓的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)，運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的神經(jīng)信號(hào)傳到神經(jīng)肌肉接頭，激活肌肉產(chǎn)生力，從而實(shí)現(xiàn)肢體的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于中風(fēng)患者而言，由于中樞神經(jīng)損傷而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)神經(jīng)信號(hào)中斷或神經(jīng)調(diào)制出現(xiàn)問題了，肢體肌肉收到異常神經(jīng)信號(hào)或沒有收到運(yùn)動(dòng)信號(hào)而喪失了被激活收縮的功能，這樣就會(huì)導(dǎo)致肢體無法由大腦控制并實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)動(dòng)。

通過fes利用表面電極傳導(dǎo)刺激電流，電流通過皮膚流向癱瘓肌肉的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)，激活運(yùn)動(dòng)神經(jīng)，從而引起肌肉收縮，使肢體產(chǎn)生動(dòng)作，使癱瘓或衰退的肌肉重建或恢復(fù)功能，達(dá)到治療和功能康復(fù)的目的。

功能性電刺激不僅可以輔助康復(fù)機(jī)器人維持患者肌肉體積，減弱肌肉強(qiáng)勁和預(yù)防關(guān)節(jié)變形，還可以抑制不正常肌群活動(dòng)，促進(jìn)神經(jīng)的可塑性和逆轉(zhuǎn)康復(fù)過程。

人體運(yùn)動(dòng)其實(shí)是通過特定肌肉收縮完成的，而目前的運(yùn)動(dòng)輔助系統(tǒng)，多是通過外部設(shè)備，直接用力于需要運(yùn)動(dòng)的部位，如拐杖、輪椅、氣囊等，這些設(shè)備比較笨重，而且不是直接作用于需要收縮的肌肉群，從而無法起到對(duì)特定肌肉的鍛煉的作用。

2007年英國南安普頓大學(xué)c.t.freeman等人成功研制出功能性電刺激輔助上肢康復(fù)機(jī)器人康復(fù)平臺(tái)，此平臺(tái)上肢康復(fù)機(jī)器人為機(jī)械臂式康復(fù)裝置，并非是外骨骼穿戴式康復(fù)機(jī)器人。2011年fang-chenwu等人將功能性電刺激和雙邊手臂訓(xùn)練(bilateralarmtraining)組合在一起用于中風(fēng)病人手功能康復(fù)。這些設(shè)備費(fèi)用較高，較為笨重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可穿戴式肌肉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)識(shí)別和肌肉電刺激運(yùn)動(dòng)輔助系統(tǒng)，使得結(jié)構(gòu)更為簡單并降低成本。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種可穿戴式肌肉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)識(shí)別和肌肉電刺激運(yùn)動(dòng)輔助系統(tǒng)，包括束帶，所述束帶上設(shè)置有對(duì)應(yīng)的肌電信號(hào)采集點(diǎn)和肌肉刺激點(diǎn)，所述束帶的背面設(shè)置有信號(hào)分析控制中心；所述肌電信號(hào)采集點(diǎn)用于完成肌電信號(hào)的采集，并將采集到的肌電信號(hào)傳輸給所述信號(hào)分析控制中心；所述信號(hào)分析控制中心用于對(duì)收集到的多路肌電信號(hào)進(jìn)行分析，并判別監(jiān)測(cè)肌肉的運(yùn)動(dòng)類別，并根據(jù)肌肉的運(yùn)動(dòng)類型產(chǎn)生和該類別對(duì)應(yīng)刺激電壓數(shù)據(jù)；所述肌肉刺激點(diǎn)根據(jù)刺激電壓數(shù)據(jù)產(chǎn)生刺激信號(hào)刺激肌肉收縮。

所述肌電信號(hào)采集點(diǎn)和信號(hào)分析控制中心之間還包括第一信號(hào)處理電路，所述第一信號(hào)處理電路包括放大濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述放大濾波電路對(duì)采集到的肌電信號(hào)進(jìn)行放大濾波；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將放大濾波后的肌電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

所述肌肉刺激點(diǎn)和信號(hào)分析控制中心之間還包括第二信號(hào)處理電路，所述第二信號(hào)處理電路包括數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和波形調(diào)整電路；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路用于將所述信號(hào)分析控制中心產(chǎn)生的刺激電壓數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；所述波形調(diào)整電路用于對(duì)模擬信號(hào)的波形調(diào)整為與神經(jīng)刺激電流相似的電流波形。

所述肌電信號(hào)采集點(diǎn)和肌肉刺激點(diǎn)間隔排列。

所述束帶為環(huán)形穿戴式的彈性束帶。

有益效果

由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：本發(fā)明可以根據(jù)具體肌肉群的運(yùn)動(dòng)情況，產(chǎn)生相應(yīng)的刺激電流，使得肌肉產(chǎn)生收縮，從而輔助運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明將采集點(diǎn)和刺激點(diǎn)設(shè)置在束帶上，使得整體結(jié)構(gòu)更為簡單，且降低了成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理方框圖；

圖2是本發(fā)明中束帶的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于

本技術(shù)：
所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種可穿戴式肌肉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)識(shí)別和肌肉電刺激運(yùn)動(dòng)輔助系統(tǒng)，如圖1和圖2所示，包括束帶4，所述束帶4上設(shè)置有多個(gè)一一對(duì)應(yīng)的肌電信號(hào)采集點(diǎn)1和肌肉刺激點(diǎn)2，本實(shí)施方式中，肌電信號(hào)采集點(diǎn)1為肌電信號(hào)采集電極，肌肉刺激點(diǎn)2為肌肉刺激電極，所述束帶4的背面設(shè)置有信號(hào)分析控制中心3；所述肌電信號(hào)采集點(diǎn)1用于完成肌電信號(hào)的采集，并將采集到的肌電信號(hào)傳輸給所述信號(hào)分析控制中心3；所述信號(hào)分析控制中心3用于對(duì)收集到的多路肌電信號(hào)進(jìn)行分析，并判別監(jiān)測(cè)肌肉的運(yùn)動(dòng)類別，并根據(jù)肌肉的運(yùn)動(dòng)類型產(chǎn)生和該類別對(duì)應(yīng)刺激電壓數(shù)據(jù)；所述肌肉刺激點(diǎn)2根據(jù)刺激電壓數(shù)據(jù)產(chǎn)生刺激信號(hào)刺激肌肉收縮。其中，肌肉的運(yùn)動(dòng)類別分為：放松、輕收縮和重收縮三種，這三種類別分別對(duì)應(yīng)不同的刺激電壓數(shù)據(jù)，例如放松時(shí)對(duì)應(yīng)較低的刺激電壓數(shù)據(jù)，輕收縮時(shí)對(duì)應(yīng)中等的刺激電壓數(shù)據(jù)，重收縮時(shí)對(duì)應(yīng)較高的刺激電壓數(shù)據(jù)。

所述肌電信號(hào)采集點(diǎn)1和信號(hào)分析控制中心3之間還包括第一信號(hào)處理電路，所述第一信號(hào)處理電路包括放大濾波電路5和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路6，所述放大濾波電路5對(duì)采集到的肌電信號(hào)進(jìn)行放大濾波；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路6將放大濾波后的肌電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

所述肌肉刺激點(diǎn)2和信號(hào)分析控制中心3之間還包括第二信號(hào)處理電路，所述第二信號(hào)處理電路包括數(shù)模轉(zhuǎn)換電路7和波形調(diào)整電路8；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路7用于將所述信號(hào)分析控制中心產(chǎn)生的刺激電壓數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；所述波形調(diào)整電路8用于對(duì)模擬信號(hào)的波形調(diào)整為與神經(jīng)刺激電流相似的電流波形。

如圖2所示，本實(shí)施方式中束帶4做成環(huán)形的穿戴式，可以采用彈性束帶。每個(gè)束帶4帶有多個(gè)肌電信號(hào)采集點(diǎn)1和多個(gè)肌肉刺激點(diǎn)2，肌電信號(hào)采集點(diǎn)1和肌肉刺激點(diǎn)2間隔排列，肌電信號(hào)采集點(diǎn)1和肌肉刺激點(diǎn)2具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，肌電信號(hào)采集點(diǎn)1的信號(hào)類型決定了其對(duì)應(yīng)肌肉刺激點(diǎn)2的刺激電流強(qiáng)弱。

不難發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明可以根據(jù)具體肌肉群的運(yùn)動(dòng)情況，產(chǎn)生相應(yīng)的刺激電流，使得肌肉產(chǎn)生收縮，從而輔助運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明將采集點(diǎn)和刺激點(diǎn)設(shè)置在束帶上，使得整體結(jié)構(gòu)更為簡單，且降低了成本。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種可穿戴式肌肉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)識(shí)別和肌肉電刺激運(yùn)動(dòng)輔助系統(tǒng)，包括束帶，所述束帶上設(shè)置有對(duì)應(yīng)的肌電信號(hào)采集點(diǎn)和肌肉刺激點(diǎn)，所述束帶的背面設(shè)置有信號(hào)分析控制中心；所述肌電信號(hào)采集點(diǎn)用于完成肌電信號(hào)的采集，并將采集到的肌電信號(hào)傳輸給所述信號(hào)分析控制中心；所述信號(hào)分析控制中心用于對(duì)收集到的多路肌電信號(hào)進(jìn)行分析，并判別監(jiān)測(cè)肌肉的運(yùn)動(dòng)類別，并根據(jù)肌肉的運(yùn)動(dòng)類型產(chǎn)生和該類別對(duì)應(yīng)刺激電壓數(shù)據(jù)；所述肌肉刺激點(diǎn)根據(jù)刺激電壓數(shù)據(jù)產(chǎn)生刺激信號(hào)刺激肌肉收縮。本發(fā)明可以根據(jù)具體肌肉群的運(yùn)動(dòng)情況，產(chǎn)生相應(yīng)的刺激電流，使得肌肉產(chǎn)生收縮，從而輔助運(yùn)動(dòng)。

技術(shù)研發(fā)人員：李鋒;李悅;陸婷婷;冷娜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.12
技術(shù)公布日：2017.07.25