【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及肌電信號(hào)處理，尤其涉及一種高密度的肌電采集與電刺激裝置及其控制方法。
技術(shù)介紹
1、肌電信號(hào)是肌肉在神經(jīng)系統(tǒng)控制下收縮時(shí)產(chǎn)生的人體生理電信號(hào)，信號(hào)幅值與肌肉發(fā)力程度存在正相關(guān)關(guān)系。通過分析肌電信號(hào)，可以觀察肌肉發(fā)力情況，觀察肌肉神經(jīng)傳導(dǎo)情況與肌肉本身功能狀態(tài)。隨著肌電信號(hào)應(yīng)用的快速發(fā)展，研究者開始對(duì)肌電信號(hào)的空間分辨率提出更高的要求。因此人們?cè)诙嗤ǖ兰‰姴杉O(shè)備的基礎(chǔ)上提出了高密度肌電的概念，通過將采集電極設(shè)計(jì)為二維陣列式電極，可以分析肌肉在不同位置的活動(dòng)情況，提升肌肉活動(dòng)的分析效果，功能性電刺激是一種通過外部電流刺激肌肉從而引起肌肉收縮的技術(shù)。將功能性電刺激技術(shù)應(yīng)用于患有運(yùn)動(dòng)障礙患者，可以刺激患者運(yùn)動(dòng)功能受損部位的肌肉組織產(chǎn)生收縮，模擬正常自主運(yùn)動(dòng)。規(guī)律的功能性電刺激治療可以幫助患者緩解肌肉疼痛與肌肉痙攣，改善因偏癱、截癱導(dǎo)致的肌肉萎縮。通過實(shí)時(shí)分析人體表面肌電信號(hào)，得到當(dāng)前肌肉活動(dòng)情況，通過功能性電刺激方法針對(duì)當(dāng)前肌肉活動(dòng)施加適當(dāng)?shù)拇碳る娏鳎梢赃M(jìn)一步提升偏癱、截癱患者的康復(fù)效果；然而，當(dāng)前大多數(shù)高密度肌電采集設(shè)備與功能性電刺激設(shè)備是兩個(gè)獨(dú)立設(shè)備。因?yàn)槎鄶?shù)商用設(shè)備并不開放二次編程的接口，將高密度肌電采集設(shè)備與功能性電刺激設(shè)備聯(lián)動(dòng)調(diào)試較為困難，無法實(shí)現(xiàn)肌電信號(hào)作為反饋信號(hào)，調(diào)節(jié)功能性電刺激的電流強(qiáng)度的應(yīng)用；
2、當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)高密度肌電采集設(shè)備與功能性電刺激設(shè)備的集成，是通過分時(shí)復(fù)用的方式將高密度肌電采集設(shè)備的陣列式電極復(fù)用為功能性電刺激設(shè)備的輸出電極。由于功能性電刺激效果對(duì)電極大小較為敏感，過
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)的目的是提供一種高密度的肌電采集與電刺激裝置及其控制方法，能夠通過檢測(cè)識(shí)別肌肉的位置信息并將肌電信號(hào)作為反饋信號(hào)，提高輸出刺激電流的質(zhì)量。
2、本專利技術(shù)所采用的第一技術(shù)方案是：一種高密度的肌電采集與電刺激裝置，包括高密度電極陣列模塊、連接fpc模塊和主控單元模塊，所述高密度電極陣列模塊、所述連接fpc模塊和所述主控單元模塊依次連接，其中：
3、所述高密度電極陣列模塊用于獲取患者肌肉表面的肌電信號(hào)并接收所述主控單元模塊生成的刺激電流信號(hào)；
4、所述連接fpc模塊用于將所述肌電信號(hào)傳輸至所述主控單元模塊；
5、所述主控單元模塊用于接收所述肌電信號(hào)并進(jìn)行感知處理，輸出所述刺激電流信號(hào)。
6、進(jìn)一步，所述高密度電極陣列模塊包括若干電極對(duì)，所述電極對(duì)通過連接fpc模塊與所述主控單元模塊連接。
7、進(jìn)一步，所述主控單元模塊包括復(fù)用單元模塊、高密度肌電傳感器模塊、功能性電刺激模塊和微控制器模塊，所述復(fù)用單元模塊的輸出端與所述連接fpc模塊連接，所述復(fù)用單元模塊的第一輸入端與所述高密度肌電傳感器模塊的輸出端連接，所述復(fù)用單元模塊的第二輸入端與所述功能性電刺激模塊的輸出端連接，所述高密度肌電傳感器模塊的輸入端與所述微控制器模塊的第一輸出端連接，所述功能性電刺激模塊的輸入端與所述微控制器模塊的第二輸出端連接，其中：
8、所述復(fù)用單元模塊用于控制所述高密度電極陣列模塊中每一個(gè)電極的連接方式；
9、所述高密度肌電傳感器模塊用于對(duì)所述肌電信號(hào)進(jìn)行放大和采樣操作處理，生成數(shù)字信號(hào)并傳輸至所述微控制器模塊；
10、所述功能性電刺激模塊用于生成具有特定幅值與特定頻率的刺激電流信號(hào)；
11、所述微控制器模塊用于控制所述高密度肌電傳感器模塊與所述功能性電刺激模塊的工作并進(jìn)行患者肌肉位置檢測(cè)與功能性電刺激反饋調(diào)節(jié)。
12、進(jìn)一步，所述復(fù)用單元模塊包括第一開關(guān)k1和第二開關(guān)k2，所述第一開關(guān)k1的第一端與所述高密度電極陣列模塊的正電極端連接，所述第一開關(guān)k1的第二端選擇性連接至所述高密度肌電傳感器模塊的第一端或所述功能性電刺激模塊的正極端，所述第二開關(guān)k2的第一端與所述高密度電極陣列模塊的負(fù)電極端連接，所述第二開關(guān)k2的第二端選擇性連接至所述高密度肌電傳感器模塊的第二端或所述功能性電刺激模塊的負(fù)極端。
13、進(jìn)一步，所述高密度肌電傳感器模塊包括第一二極管d1、第二二極管d2、前置放大器、電流源和a/d轉(zhuǎn)換芯片adc，所述電流源的第一端、所述第一二極管d1的負(fù)極端、所述前置放大器的正極輸入端與所述第一開關(guān)k1的第二端連接，所述電流源的第二端、所述第二二極管d2的正極端、所述前置放大器的負(fù)極輸入端與所述第二開關(guān)k2的第二端連接，所述前置放大器的輸出端與所述a/d轉(zhuǎn)換芯片adc的輸入端連接，所述a/d轉(zhuǎn)換芯片adc的輸出端與所述微控制器模塊連接，所述第一二極管d1的正極端與所述第二二極管d2的負(fù)極端均接地，其中：
14、所述第一二極管d1用于保護(hù)所述前置放大器的正輸入端；
15、所述第二二極管d2用于保護(hù)所述前置放大器的負(fù)輸入端；
16、所述前置放大器用于對(duì)所述肌電信號(hào)進(jìn)行放大處理，生成放大后的肌電信號(hào)；
17、所述電流源用于生成0.1ma-1ma的微弱電流并進(jìn)行電極間阻抗檢測(cè)；
18、所述a/d轉(zhuǎn)換芯片adc用于將所述放大后的肌電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并傳輸至所述微控制器模塊。
19、進(jìn)一步，所述微控制器模塊包括第一通訊總線與第二通訊總線，所述第一通訊總線與所述高密度肌電傳感器模塊連接，所述第二通訊總線與所述功能性電刺激模塊連接，其中：
20、所述第一通訊總線用于獲取所述肌電信號(hào)；
21、所述第二通訊總線用于控制所述功能性電刺激模塊輸出所述刺激電流信號(hào)。
22、進(jìn)一步，所述連接fpc模塊與所述主控單元模塊之間通過屏蔽接頭模塊進(jìn)行連接，其中，所述屏蔽接頭模塊用于消除所述肌電信號(hào)在采集過程中的噪聲。
23、本專利技術(shù)所采用的第二技術(shù)方案是：一種高密度的肌電采集與電刺激裝置的控制方法，包括以下步驟：
24、基于所述高密度電極陣列模塊獲取患者的肌電信號(hào)；
25、通過所述連接fpc模塊將所述肌電信號(hào)傳輸至所述主控單元模塊；
26、基于所述主控單元模塊，對(duì)所述肌電信號(hào)進(jìn)行肌肉位置檢測(cè)，獲取患者的肌肉位置信息；
27、根據(jù)所述肌肉位置信息，所述主控單元模塊對(duì)所述肌電信號(hào)進(jìn)行感知處理，生成所述刺激電流信號(hào)；
28、通過所述高密度電極陣列模塊將所述刺激電流信號(hào)作用于患者皮膚表面，刺激患者表面肌肉收縮。
29、進(jìn)一步，所述基于所述主控單元模塊，對(duì)所述肌電信號(hào)進(jìn)行肌肉位置檢測(cè)，獲取本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種高密度的肌電采集與電刺激裝置，其特征在于，包括高密度電極陣列模塊、連接FPC模塊和主控單元模塊，所述高密度電極陣列模塊、所述連接FPC模塊和所述主控單元模塊依次連接，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高密度的肌電采集與電刺激裝置，其特征在于，所述高密度電極陣列模塊包括若干電極對(duì)，所述電極對(duì)通過連接FPC模塊與所述主控單元模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高密度的肌電采集與電刺激裝置，其特征在于，所述主控單元模塊包括復(fù)用單元模塊、高密度肌電傳感器模塊、功能性電刺激模塊和微控制器模塊，所述復(fù)用單元模塊的輸出端與所述連接FPC模塊連接，所述復(fù)用單元模塊的第一輸入端與所述高密度肌電傳感器模塊的輸出端連接，所述復(fù)用單元模塊的第二輸入端與所述功能性電刺激模塊的輸出端連接，所述高密度肌電傳感器模塊的輸入端與所述微控制器模塊的第一輸出端連接，所述功能性電刺激模塊的輸入端與所述微控制器模塊的第二輸出端連接，其中：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種高密度的肌電采集與電刺激裝置，其特征在于，所述復(fù)用單元模塊包括第一開關(guān)K1和第二開關(guān)K2，所述第一開關(guān)K1的第一
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種高密度的肌電采集與電刺激裝置，其特征在于，所述高密度肌電傳感器模塊包括第一二極管D1、第二二極管D2、前置放大器、電流源和A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC，所述電流源的第一端、所述第一二極管D1的負(fù)極端、所述前置放大器的正極輸入端與所述第一開關(guān)K1的第二端連接，所述電流源的第二端、所述第二二極管D2的正極端、所述前置放大器的負(fù)極輸入端與所述第二開關(guān)K2的第二端連接，所述前置放大器的輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC的輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC的輸出端與所述微控制器模塊連接，所述第一二極管D1的正極端與所述第二二極管D2的負(fù)極端均接地，其中：
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種高密度的肌電采集與電刺激裝置，其特征在于，所述微控制器模塊包括第一通訊總線與第二通訊總線，所述第一通訊總線與所述高密度肌電傳感器模塊連接，所述第二通訊總線與所述功能性電刺激模塊連接，其中：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高密度的肌電采集與電刺激裝置，其特征在于，所述連接FPC模塊與所述主控單元模塊之間通過屏蔽接頭模塊進(jìn)行連接，其中，所述屏蔽接頭模塊用于消除所述肌電信號(hào)在采集過程中的噪聲。
8.一種高密度的肌電采集與電刺激裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種高密度的肌電采集與電刺激裝置的控制方法，其特征在于，所述基于所述主控單元模塊，對(duì)所述肌電信號(hào)進(jìn)行肌肉位置檢測(cè)，獲取患者的肌肉位置信息這一步驟，其具體包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種高密度的肌電采集與電刺激裝置的控制方法，其特征在于，還包括通過所述高密度肌電傳感器模塊中的電流源判斷所述高密度電極陣列模塊是否與患者的皮膚接觸。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高密度的肌電采集與電刺激裝置，其特征在于，包括高密度電極陣列模塊、連接fpc模塊和主控單元模塊，所述高密度電極陣列模塊、所述連接fpc模塊和所述主控單元模塊依次連接，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高密度的肌電采集與電刺激裝置，其特征在于，所述高密度電極陣列模塊包括若干電極對(duì)，所述電極對(duì)通過連接fpc模塊與所述主控單元模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高密度的肌電采集與電刺激裝置，其特征在于，所述主控單元模塊包括復(fù)用單元模塊、高密度肌電傳感器模塊、功能性電刺激模塊和微控制器模塊，所述復(fù)用單元模塊的輸出端與所述連接fpc模塊連接，所述復(fù)用單元模塊的第一輸入端與所述高密度肌電傳感器模塊的輸出端連接，所述復(fù)用單元模塊的第二輸入端與所述功能性電刺激模塊的輸出端連接，所述高密度肌電傳感器模塊的輸入端與所述微控制器模塊的第一輸出端連接，所述功能性電刺激模塊的輸入端與所述微控制器模塊的第二輸出端連接，其中：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種高密度的肌電采集與電刺激裝置，其特征在于，所述復(fù)用單元模塊包括第一開關(guān)k1和第二開關(guān)k2，所述第一開關(guān)k1的第一端與所述高密度電極陣列模塊的正電極端連接，所述第一開關(guān)k1的第二端選擇性連接至所述高密度肌電傳感器模塊的第一端或所述功能性電刺激模塊的正極端，所述第二開關(guān)k2的第一端與所述高密度電極陣列模塊的負(fù)電極端連接，所述第二開關(guān)k2的第二端選擇性連接至所述高密度肌電傳感器模塊的第二端或所述功能性電刺激模塊的負(fù)極端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種高密度的肌電采集與電刺激裝置，其特征在于，所述高密度肌...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳江城，凌梓欽，席寧，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳市智能機(jī)器人研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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