用于穩(wěn)定肌電假肢手力量輸出的電刺激誘發(fā)肌電反饋控制方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于穩(wěn)定肌電假肢手力量輸出的電刺激誘發(fā)肌電反饋控制方法及裝置，屬于肌電假肢控制【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法包括以下步驟：1)實(shí)時(shí)檢測假肢手使用者殘肢肌肉的表面肌電信號；2)對檢測到的電信號進(jìn)行采集和分析，判斷殘肢肌肉收縮形成的肌電信號是否出現(xiàn)因注意力不集中、疲勞等因素引起的肌電活動水平下降；3)如果出現(xiàn)肌電活動水平下降，則啟動電刺激裝置刺激目標(biāo)肌肉，使其收縮增強(qiáng)進(jìn)而誘發(fā)更大的肌電信號，增強(qiáng)肌電活動水平；4)反復(fù)比較并調(diào)節(jié)電刺激的強(qiáng)度，直到目標(biāo)肌肉肌電活動水平達(dá)到初始狀態(tài)水平，從而確保假肢手收縮力量保持原有的水平。該方法既保證了用戶具有較強(qiáng)參與感，又降低了對使用者注意力的要求從而減緩疲勞發(fā)生。
【專利說明】用于穩(wěn)定肌電假肢手力量輸出的電刺激誘發(fā)肌電反饋控制方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于肌電假肢控制【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于穩(wěn)定肌電假肢手力量輸出的電刺激誘發(fā)肌電反饋控制方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]因?yàn)閼?zhàn)爭、事故或者先天性疾病造成手部缺失的患者，在日常生活中遭受著巨大的不便。根據(jù)2006年全國殘疾人數(shù)量統(tǒng)計(jì)顯示，各類殘疾人總量和占總?cè)丝诒壤加兴仙?，而肢體殘疾2412人，占?xì)埣踩丝倲?shù)的29.07%。為了肢體殘疾人士能更好的融入社會，安裝假肢是幫助他們補(bǔ)償功能、改善狀況最直接最有效的途徑。具有運(yùn)動功能的假肢手是一種極具有應(yīng)用前景的上肢運(yùn)動功能輔助裝置，其相關(guān)研究在近幾十年取得了很大的進(jìn)步。肌電假肢手就是一種利用人體前臂的表面肌肉電信號(Surface Electromyography,sEMG)作為信息源，通過一定的信息解碼策略，將人的控制意圖轉(zhuǎn)化為運(yùn)動控制信息的康復(fù)裝備。由于表面肌電信號簡單、便利，肌電控制假肢的直接、自然，使得利用肌電控制的假肢已成為外部動力假肢中數(shù)量占絕對優(yōu)勢的一類。
[0003]早期的肌電假肢手一般只控制假手的張開和閉合，假肢手本身沒有任何感覺反饋，存在以下不足:由于沒有反饋信息，假肢手的張開和閉合依賴于殘肢肌肉收縮的肌電信號，持續(xù)握持物體時(shí)需要持續(xù)的肌電輸出，也就是殘肢肌肉需要保持收縮狀態(tài)；肌肉收縮狀態(tài)的任何變化都將引起肌電信號改變，進(jìn)而改變假肢手抓握力量或狀態(tài)，可能導(dǎo)致被握物體松動、甚至滑落。為了解決這個(gè)問題，改善假肢手的使用性能，有必要進(jìn)行感覺反饋的研究與應(yīng)用。
[0004]目前常常采用的一種方法是在假肢手的手掌和手指上分布一些傳感器，利用這些傳感器及時(shí)檢測假肢手上的觸覺與滑覺，并將觸覺信號和滑動覺信號傳給控制器，由控制器分析處理這些信號并做出相應(yīng)的決策，進(jìn)而發(fā)出一定的指令控制假肢手握穩(wěn)物體。如有人提出了一種擬人反射控制方法，該方法通過假肢手上的傳感器來檢測滑覺信息，并基于離散小波變化的細(xì)節(jié)信息系數(shù)信息得到滑動強(qiáng)度和滑動強(qiáng)度變化率，再根據(jù)滑動強(qiáng)度和滑動強(qiáng)度變化率計(jì)算出抓取握力的增量，將增量信息傳遞給控制器，驅(qū)動假肢手增加抓握力，實(shí)現(xiàn)被抓物體滑動時(shí)迅速抓穩(wěn)物體的目的。雖然這種帶有感覺反饋的肌電假肢手能夠在物體滑動時(shí)迅速調(diào)整抓握力量并握穩(wěn)物體，但是這種“感覺”信息直接反饋給微控制器，使用者本身難以直接參與對假肢手力量的控制和調(diào)節(jié)，假肢手及其控制器與使用者之間缺少信息連接，這類假肢手及其控制策略未實(shí)現(xiàn)真正的“人-機(jī)”接口，使用者的參與感較低。
[0005]為了讓佩戴者更好的使用假手，提高假肢手的操作性能，有必要增加用戶在使用假肢手的過程中的參與感，使得用戶能夠時(shí)刻感知物體的滑落狀態(tài)并握穩(wěn)物體。常常采用的一種方法是在假肢手上安裝觸覺傳感器，并通過傳感器時(shí)刻感知物體滑落狀態(tài)，一旦物體滑落則驅(qū)動刺激裝置對使用者進(jìn)行刺激，提醒使用者進(jìn)一步收縮殘肢肌肉使之輸出更強(qiáng)的肌電信號，以驅(qū)動假肢手有更大的力量輸出以握穩(wěn)物體。如有人提出了一種把電刺激作為感覺反饋的控制方法，該方法通過觸覺傳感器實(shí)時(shí)檢測假肢手的握力大小，再根據(jù)假肢手的握力大小選擇電刺激強(qiáng)度；不同刺激強(qiáng)度必然對應(yīng)著不同電刺激感覺，從而建立假肢手抓取力大小與電刺激感覺強(qiáng)度的關(guān)系，根據(jù)電刺激電極對皮膚表面的刺激強(qiáng)度可區(qū)分為六個(gè)不同強(qiáng)度的刺激等級，可被用來對應(yīng)假肢手抓取力大小的六個(gè)等級；經(jīng)過一段時(shí)間的訓(xùn)練，用戶就可以根據(jù)不同的電刺激感覺調(diào)整殘肢肌肉收縮強(qiáng)度，驅(qū)動假肢手產(chǎn)生不同大小的握持力量，如用戶受干擾分神時(shí)，假肢手的握力會明顯變小，傳感器檢測到這種力量變化后以電脈沖刺激另一支健康手臂的皮膚提示用戶要增大握力，用戶增強(qiáng)殘肢肌肉收縮，使其產(chǎn)生更大的肌電信號以增大假肢手的握力，使其握穩(wěn)物體。也有人提出了一種以壓力作為感覺反饋的控制方法，該方法通過觸覺傳感器實(shí)時(shí)檢測假肢手的握力大小，再根據(jù)假肢手的握力大小選擇壓力強(qiáng)度，從而建立假肢手抓取力大小與壓力感覺強(qiáng)度的關(guān)系；經(jīng)過一段時(shí)間的訓(xùn)練，用戶就可以根據(jù)不同的壓力感覺調(diào)整殘肢肌肉收縮強(qiáng)度，驅(qū)動假肢手產(chǎn)生不同大小的握持力量，如受外界干擾而導(dǎo)致假肢手的握力變小時(shí)，傳感器可檢測到這種力量變化并通過壓力環(huán)施加壓力刺激用戶殘肢的上臂皮膚提示用戶要增大握力，用戶通過增強(qiáng)殘肢肌肉收縮，使其產(chǎn)生更大的肌電信號以增大假肢手的握力，握穩(wěn)物體。此類假肢手控制策略將觸覺傳感器檢測到的滑動信息反饋給用戶感覺皮膚，其主要特征是由觸覺傳感器檢測滑動信息并給予感覺刺激，假肢佩戴者依據(jù)感覺刺激強(qiáng)度主動收縮肌肉以增強(qiáng)肌電信號輸出，形成了一種包含用戶感覺系統(tǒng)的閉環(huán)控制過程，使用者一直參與假肢手力量的調(diào)節(jié)和控制，“人-機(jī)”接口特性有極大改善。但是，由于殘肢肌肉感受能力的受限難以分辨精細(xì)的刺激強(qiáng)度，由上述刺激所建立起來的反饋也就無法精確調(diào)節(jié)握力大小；更為重要的是，由于假肢手的力量控制依靠殘肢肌肉肌電信號，這就需要使用者持續(xù)收縮殘肢肌肉，而且還需要根據(jù)反饋調(diào)整肌肉收縮強(qiáng)度，這要求使用者注意力高度集中，特別容易導(dǎo)致用戶精神疲勞和肌肉疲勞，不利于假肢手的使用。
[0006]由此，改進(jìn)假肢手的控制策略，既讓使用者充分參與假肢手力量控制，又減緩假肢手控制過程中疲勞的發(fā)生，而且增強(qiáng)假肢手力量的閉環(huán)控制精度，對提高假肢手的實(shí)用性有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于穩(wěn)定肌電假肢手力量輸出的電刺激誘發(fā)肌電反饋控制方法及裝置，該方法和裝置利用電刺激在殘肢誘發(fā)肌電信號并以此控制假肢手輸出力量，假肢使用者在抓握物體時(shí)無需持續(xù)集中注意力主動收縮殘肢肌肉，而是依靠電刺激殘肢神經(jīng)肌肉引起肌肉收縮誘發(fā)肌電信號，既保證用戶具有較強(qiáng)參與感，又降低了對使用者注意力的要求而減緩疲勞發(fā)生。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0009]一種用于穩(wěn)定肌電假肢手力量輸出的電刺激誘發(fā)肌電反饋控制方法，包括以下步驟:
[0010]步驟一:實(shí)時(shí)檢測假肢手使用者殘肢肌肉的表面肌電信號；
[0011]步驟二:對檢測到的表面肌電信號進(jìn)行采集和分析處理，判斷殘肢肌肉收縮形成的肌電信號是否出現(xiàn)因注意力不集中、疲勞等因素引起的肌電活動水平下降；
[0012]步驟三:如果出現(xiàn)肌電活動水平下降，則啟動電刺激裝置刺激目標(biāo)肌肉，使其收縮增強(qiáng)進(jìn)而誘發(fā)更大的肌電信號，增強(qiáng)肌電活動水平；
[0013]步驟四:反復(fù)比較并調(diào)節(jié)電刺激的強(qiáng)度，直到目標(biāo)肌肉肌電活動水平達(dá)到初始狀態(tài)水平，從而確保假肢手收縮力量保持原有的水平，以使假肢手佩戴者能用恒定的力量握穩(wěn)物體。
[0014]本發(fā)明還提供了一種用于穩(wěn)定肌電假肢手力量輸出的電刺激誘發(fā)肌電反饋控制裝置，其特征在于:所述裝置包括肌電信號檢測電路、電刺激信號發(fā)生裝置、假肢手驅(qū)動電路、特征比較電路和微控制器；
[0015]通過肌電信號檢測電路實(shí)時(shí)檢測使用者殘肢肌肉的表面肌電信號，肌電信號經(jīng)過處理后被傳送至特征比較電路；特征比較電路根據(jù)接收到的電信號判斷用戶肌電活動水平是否降低，如果降低，則通過微控制器確定電刺激參數(shù)同時(shí)啟動電刺激信號發(fā)生裝置發(fā)出電刺激信號刺激目標(biāo)神經(jīng)肌肉，從而產(chǎn)生誘發(fā)肌電信號增強(qiáng)肌電活動水平，實(shí)現(xiàn)假肢手力量輸出的閉環(huán)控制。
[0016]進(jìn)一步，特征比較電路可采用肌電均方根、肌電積分值等時(shí)域特征進(jìn)行比較，也可采用功率譜等頻率特征進(jìn)行比較或者其他時(shí)頻域特征比較方法；刺激參數(shù)的確定可通過查表法直接確定電刺激參數(shù)，也可通過實(shí)時(shí)比較特征值并逐漸調(diào)整刺激參數(shù)來最終確定電刺激參數(shù)。
[0017]進(jìn)一步，所述微控制器采用單片機(jī)或數(shù)字信號處理器。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:發(fā)明提出的一種新的假肢手控制方法，通過神經(jīng)肌肉電刺激誘發(fā)肌電信號來增強(qiáng)肌電活動水平，解決表面肌電活動水平下降后假肢手無法正常工作的問題，避免了在假肢手上安裝諸多傳感器，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡單；同時(shí)在假肢手的下行通路上電刺激來增強(qiáng)肌電活動水平，省去了佩戴者對故障信號的感知和處理環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)處理速度，假肢反應(yīng)迅速；系統(tǒng)通過神經(jīng)肌肉電刺激誘發(fā)用戶肌肉收縮，與真手在處理物體滑落時(shí)而用力收縮肌肉來握緊物體的情況相似，用戶也能夠通過電刺激肌肉收縮狀態(tài)感知物體滑落狀態(tài)，仿人效果好，用戶參與感強(qiáng)；另外系統(tǒng)在用戶肌電活動水平降低時(shí)，利用電刺激在殘肢誘發(fā)肌電信號并以此控制假肢手輸出力量，避免了用戶必須時(shí)刻集中精神用力抓握的情況，能有效的緩解精神疲勞和肌肉疲勞；且通過調(diào)節(jié)刺激參數(shù)使得產(chǎn)生的誘發(fā)肌電信號能將目標(biāo)肌肉肌電活動水平準(zhǔn)確增強(qiáng)至初始狀態(tài)水平，實(shí)現(xiàn)了假肢手力量精準(zhǔn)控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明:
[0020]圖1為本發(fā)明所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]其中:1_采集電極、2-刺激電極、3-用戶殘肢、4-肌電信號檢測電路、5-肌電信號比較電路、6-電刺激信號發(fā)生裝置、7-假肢手驅(qū)動電路、8-假肢手；
[0022]圖2為本發(fā)明所述裝置的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]其中:1_采集電極、2-刺激電極、3-用戶殘肢、4-肌電信號檢測電路、6-電刺激信號發(fā)生裝置、7-假肢手驅(qū)動電路、9-單片機(jī)、10-電刺激驅(qū)動程序；
[0024]圖3為基于查表法確定電刺激參數(shù)的閉環(huán)電刺激誘發(fā)肌電反饋控制方法的示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明所述裝置的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]其中:1_采集電極、2-刺激電極、3-用戶殘肢、4-肌電信號檢測電路、6-電刺激信號發(fā)生裝置、7-假肢手驅(qū)動電路、10-電刺激驅(qū)動程序、I1-DSP ；
[0027]圖5為實(shí)時(shí)檢測調(diào)節(jié)電刺激參數(shù)的閉環(huán)電刺激誘發(fā)肌電反饋控制方法示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種用于穩(wěn)定肌電假肢手力量輸出的電刺激誘發(fā)肌電反饋控制裝置的結(jié)構(gòu)圖，系統(tǒng)通過設(shè)置在用戶前臂殘肢的采集電極I獲得表面肌電信號，經(jīng)由肌電信號采集電路4實(shí)時(shí)檢測使用者殘肢表面肌電信號；由包含微控制器的比較電路5分析處理采集到的表面肌電信號并提取特征值，根據(jù)比較特征值判斷用戶肌電活動水平是否出現(xiàn)下降，所述微控制器可以是單片機(jī)、數(shù)字信號處理器(DSP)等處理器；如果出現(xiàn)下降則通過微控制器分析比較特征值確定電刺激參數(shù)，同時(shí)驅(qū)動電刺激信號發(fā)生裝置6發(fā)出一定參數(shù)的電刺激信號；經(jīng)由粘貼在用戶目標(biāo)神經(jīng)肌肉的刺激電極施加電刺激，產(chǎn)生電刺激誘發(fā)肌電信號，增強(qiáng)佩戴者肌電活動水平下降時(shí)的肌電活動水平，再由微控制器分析處理增強(qiáng)后表面肌電信號，完成特征值計(jì)算和手勢與力量水平識別，發(fā)出控制指令通過假肢手驅(qū)動電路7驅(qū)動相應(yīng)的電極轉(zhuǎn)動，控制假肢手8增加輸出力量，使其握穩(wěn)物體，完成閉環(huán)控制。
[0030]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例如圖2所不,是一種基于查表法來確定電刺激參數(shù)的閉環(huán)電刺激誘發(fā)肌電反饋控制方法及裝置。本實(shí)例中，粘貼兩組采集電極I于使用者前臂殘余肌肉3上，其中采集電極放置在控制手指彎曲的指伸肌和指淺屈肌附近；通過肌電信號檢測電路4對兩組采集電極獲得的表面肌電信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將采集到的表面肌電信號傳入單片機(jī)9;由單片機(jī)分析處理得到的表面肌電信號計(jì)算其均方根值，并通過肌電活動水平判別程序判斷用戶肌電活動水平是否下降；如果出現(xiàn)肌電活動水平下降，則通過查表法確定電刺激參數(shù)，再由單片機(jī)發(fā)出控制指令到電刺激驅(qū)動程序10，由其驅(qū)動電刺激信號發(fā)生裝置6發(fā)出相應(yīng)參數(shù)的電刺激信號，并通過刺激電極2施加給用戶目標(biāo)神經(jīng)與肌肉，誘發(fā)出假肢手力量控制所需的肌電信號，該肌電信號經(jīng)過處理得到動作模式參數(shù)，發(fā)出控制指令通過假肢手驅(qū)動電路7驅(qū)動相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)動，控制假肢手增加輸出力量，使其握穩(wěn)物體。這種基于查表法的電刺激假肢手反饋控制方法與裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)假肢手力量的穩(wěn)定輸出，系統(tǒng)通過查表發(fā)來直接確定電刺激參數(shù)，系統(tǒng)執(zhí)行速度快，反應(yīng)迅速；但是由于查表法需要在表格里尋找刺激參數(shù)，而表格里的數(shù)據(jù)并不是連續(xù)的，也就是說需要達(dá)到的肌電活動水平可能并不在數(shù)據(jù)庫里，這樣只能尋找與之最為接近的值所對應(yīng)的刺激參數(shù)作為實(shí)際刺激參數(shù)，降低了假肢手輸出力量的精度，適用于系統(tǒng)反應(yīng)速度要求高，但是精度要求不太高的應(yīng)用中。
[0031]如圖3所示，為一種基于查表法來確定電刺激參數(shù)的閉環(huán)電刺激誘發(fā)肌電反饋控制方法的示意圖，系統(tǒng)通過單片機(jī)實(shí)時(shí)采集自主肌電信號，根據(jù)肌電活動水平判別程序來判斷用戶殘肢肌電活動水平是否降低，如果沒有顯著下降，則直接驅(qū)動假肢手電路，如果顯著下降，則通過查表法確定刺激參數(shù)后驅(qū)動電刺激驅(qū)動程序。所述肌電活動水平判別程序由單片機(jī)實(shí)時(shí)采集屈肌自發(fā)肌電并提取其均方根，通過比較該時(shí)刻肌電均方根與參考肌電均方根，判斷用戶殘肢肌電活動水平是否顯著下降。其中參考肌電均方根是將初始穩(wěn)定抓握時(shí)的自發(fā)肌電作為參考肌電并計(jì)算其均方根而獲得的；肌電活動水平的顯著下降是通過肌電均方根減小量是否超過預(yù)設(shè)閾值來判斷的，若大于該閾值則認(rèn)為肌電活動水平顯著下降，否則認(rèn)為肌電活動水平?jīng)]有顯著下降；預(yù)設(shè)閾值與假肢手力量輸出精度有關(guān)，在肌電均方根變化量小于該閾值時(shí)，力量輸出無變化。所述查表法是將參考肌電均方根在誘發(fā)肌電均方根數(shù)據(jù)庫里面進(jìn)行查找，找出與之對應(yīng)的均方根值，根據(jù)對應(yīng)的均方根來確定電刺激參數(shù)；當(dāng)給予該參數(shù)的電刺激，可使肌電活動水平達(dá)到參考肌電活動水平。其中誘發(fā)肌電均方根數(shù)據(jù)庫是在用戶佩戴假肢手之前建立的，建立方法如下:選擇不同刺激強(qiáng)度梯度的刺激參數(shù)對用戶殘肢目標(biāo)神經(jīng)肌肉施加電刺激，采集不同刺激參數(shù)所誘發(fā)的肌電信號，計(jì)算并提取均方根值，建立誘發(fā)肌電均方根數(shù)據(jù)庫，其中每一個(gè)誘發(fā)肌電均方根對應(yīng)著一個(gè)電刺激參數(shù)，可根據(jù)實(shí)際需要選擇不同刺激參數(shù)。
[0032]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例如圖4所示，是一種實(shí)時(shí)檢測調(diào)節(jié)電刺激參數(shù)的閉環(huán)電刺激誘發(fā)肌電反饋控制方法及裝置。本實(shí)例中，通過兩組表面肌電信號采集電極I獲得使用者殘肢前臂3的伸、屈肌表面肌電信號，經(jīng)過肌電信號檢測電路4實(shí)現(xiàn)表面肌電信號實(shí)時(shí)采集，同時(shí)將采集到的表面肌電信號傳入數(shù)字信號處理器(DSP)Il ;由DSP實(shí)時(shí)計(jì)算表面肌電信號積分值，并通過肌電活動水平判別程序判斷使用者肌電活動水平是否顯著下降；如果出現(xiàn)肌電活動水平顯著下降，則通過DSP驅(qū)動電刺激發(fā)生裝置6，發(fā)出一個(gè)初始刺激參數(shù)的電刺激產(chǎn)生誘發(fā)肌電信號來增強(qiáng)肌電活動水平，并通過表面肌電信號的實(shí)時(shí)檢測逐漸調(diào)整電刺激參數(shù)，直到誘發(fā)肌電達(dá)到假肢手力量控制所需的活動強(qiáng)度；最后通過DSP完成誘發(fā)肌電的特征值計(jì)算和手勢與力量水平識別，發(fā)出控制指令通過假肢手驅(qū)動電路7驅(qū)動相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)動，控制假肢手增加輸出力量，使其握穩(wěn)物體。這種實(shí)時(shí)檢測調(diào)節(jié)電刺激參數(shù)的閉環(huán)電刺激誘發(fā)肌電反饋控制方法及裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)假肢手力量的穩(wěn)定輸出，系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)檢測對比肌電積分值，逐漸調(diào)節(jié)電刺激參數(shù)，使得肌電活動水平達(dá)到初始穩(wěn)定抓握時(shí)的狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)假肢手力量的精準(zhǔn)控制；但是由于系統(tǒng)需要對采集的肌電積分值反復(fù)比較與刺激參數(shù)的逐漸調(diào)節(jié)，最后才能確定刺激參數(shù)，耗時(shí)長，適用于輸出力量精度要求高，但是系統(tǒng)反應(yīng)周期要求不太嚴(yán)格的應(yīng)用中。
[0033]如圖5所示，為實(shí)時(shí)檢測調(diào)節(jié)電刺激參數(shù)的閉環(huán)電刺激誘發(fā)肌電反饋控制方法示意圖，系統(tǒng)由DSP實(shí)時(shí)采集自主肌電信號，并通過肌電活動水平判別程序判斷用戶殘肢肌電活動水平是否顯著下降，若沒有顯著下降則直接驅(qū)動假肢手電路；若顯著下降，則選擇一個(gè)初始參數(shù)的電刺激，產(chǎn)生電刺激誘發(fā)肌電并傳回DSP，繼續(xù)判斷此時(shí)的肌電活動水平是否顯著下降；若仍然顯著下降，則通過調(diào)節(jié)刺激強(qiáng)度來增強(qiáng)電刺激誘發(fā)肌電，經(jīng)DSP采集后繼續(xù)判斷此時(shí)的肌電活動水平是否顯著下降；這樣通過反復(fù)比較及電刺激強(qiáng)度的逐步調(diào)節(jié)，直到肌電活動水平不再顯著下降，此時(shí)目標(biāo)肌肉肌電活動水平達(dá)到初始狀態(tài)水平。所述肌電活動水平判別程序由DSP實(shí)時(shí)采集屈肌肌電并提取其積分值，通過比較該時(shí)刻肌電積分與參考肌電積分來判斷用戶殘肢肌電活動水平是否顯著下降，其中參考肌電積分是將初始穩(wěn)定抓握時(shí)的自發(fā)肌電作為參考肌電并計(jì)算其積分值而獲得的。
[0034]最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于穩(wěn)定肌電假肢手力量輸出的電刺激誘發(fā)肌電反饋控制方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一:實(shí)時(shí)檢測假肢手使用者殘肢肌肉的表面肌電信號； 步驟二:對檢測到的表面肌電信號進(jìn)行采集和分析處理，判斷殘肢肌肉收縮形成的肌電信號是否出現(xiàn)因注意力不集中、疲勞等因素引起的肌電活動水平下降； 步驟三:如果出現(xiàn)肌電活動水平下降，則啟動電刺激裝置刺激目標(biāo)肌肉，使其收縮增強(qiáng)進(jìn)而誘發(fā)更大的肌電信號，增強(qiáng)肌電活動水平； 步驟四:反復(fù)比較并調(diào)節(jié)電刺激的強(qiáng)度，直到目標(biāo)肌肉肌電活動水平達(dá)到初始狀態(tài)水平，從而確保假肢手收縮力量保持原有的水平，以使假肢手佩戴者能用恒定的力量握穩(wěn)物體。
2.一種用于穩(wěn)定肌電假肢手力量輸出的電刺激誘發(fā)肌電反饋控制裝置，其特征在于:所述裝置包括肌電信號檢測電路、電刺激信號發(fā)生裝置、假肢手驅(qū)動電路、特征比較電路和微控制器； 通過肌電信號檢測電路實(shí)時(shí)檢測使用者殘肢肌肉的表面肌電信號，肌電信號經(jīng)過處理后被傳送至特征比較電路；特征比較電路根據(jù)接收到的電信號判斷用戶肌電活動水平是否降低，如果降低，則通過微控制器確定電刺激參數(shù)同時(shí)啟動電刺激信號發(fā)生裝置發(fā)出電刺激信號刺激目標(biāo)神經(jīng)肌肉，從而產(chǎn)生誘發(fā)肌電信號增強(qiáng)肌電活動水平，實(shí)現(xiàn)假肢手力量輸出的閉環(huán)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于穩(wěn)定肌電假肢手力量輸出的電刺激誘發(fā)肌電反饋控制裝置，其特征在于:特征比較電路可采用肌電均方根、肌電積分值等時(shí)域特征進(jìn)行比較，也可采用功率譜等頻率特征進(jìn)行比較或者其他時(shí)頻域特征比較方法；刺激參數(shù)的確定可通過查表法直接確定電刺激參數(shù)，也可通過實(shí)時(shí)比較特征值并逐漸調(diào)整刺激參數(shù)來最終確定電刺激參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于穩(wěn)定肌電假肢手力量輸出的電刺激誘發(fā)肌電反饋控制裝置，其特征在于:所述微控制器采用單片機(jī)或數(shù)字信號處理器。
【文檔編號】A61B5/0488GK104398326SQ201410758634
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】侯文生, 郭宇峰, 吳小鷹, 萬小萍, 廖彥劍, 王子威, 王濤, 鄭小林, 羅洪艷, 楊軍 申請人:重慶大學(xué)