可穿戴式肌肉运动状态识别和肌肉电刺激运动辅助系统的制作方法

本发明涉及肌电信号感知和运动辅助技术领域，特别是涉及一种可穿戴式肌肉运动状态识别和肌肉电刺激运动辅助系统。

背景技术：

近年来将功能性电刺激(functionalelectricalstimulation，简称“fes”)用于中风后治疗，实现运动功能康复被人们所注意，中风病人进行功能电刺激的许多实验表明，fes可以促进神经的可塑性，对患者运动功能的恢复有着积极作用。正常人体将运动皮层神经电信号传递到脊髓的运动神经，运动神经的神经信号传到神经肌肉接头，激活肌肉产生力，从而实现肢体的运动。对于中风患者而言，由于中枢神经损伤而导致运动神经信号中断或神经调制出现问题了，肢体肌肉收到异常神经信号或没有收到运动信号而丧失了被激活收缩的功能，这样就会导致肢体无法由大脑控制并实现自主运动。

通过fes利用表面电极传导刺激电流，电流通过皮肤流向瘫痪肌肉的运动神经，激活运动神经，从而引起肌肉收缩，使肢体产生动作，使瘫痪或衰退的肌肉重建或恢复功能，达到治疗和功能康复的目的。

功能性电刺激不仅可以辅助康复机器人维持患者肌肉体积，减弱肌肉强劲和预防关节变形，还可以抑制不正常肌群活动，促进神经的可塑性和逆转康复过程。

人体运动其实是通过特定肌肉收缩完成的，而目前的运动辅助系统，多是通过外部设备，直接用力于需要运动的部位，如拐杖、轮椅、气囊等，这些设备比较笨重，而且不是直接作用于需要收缩的肌肉群，从而无法起到对特定肌肉的锻炼的作用。

2007年英国南安普顿大学c.t.freeman等人成功研制出功能性电刺激辅助上肢康复机器人康复平台，此平台上肢康复机器人为机械臂式康复装置，并非是外骨骼穿戴式康复机器人。2011年fang-chenwu等人将功能性电刺激和双边手臂训练(bilateralarmtraining)组合在一起用于中风病人手功能康复。这些设备费用较高，较为笨重。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种可穿戴式肌肉运动状态识别和肌肉电刺激运动辅助系统，使得结构更为简单并降低成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种可穿戴式肌肉运动状态识别和肌肉电刺激运动辅助系统，包括束带，所述束带上设置有对应的肌电信号采集点和肌肉刺激点，所述束带的背面设置有信号分析控制中心；所述肌电信号采集点用于完成肌电信号的采集，并将采集到的肌电信号传输给所述信号分析控制中心；所述信号分析控制中心用于对收集到的多路肌电信号进行分析，并判别监测肌肉的运动类别，并根据肌肉的运动类型产生和该类别对应刺激电压数据；所述肌肉刺激点根据刺激电压数据产生刺激信号刺激肌肉收缩。

所述肌电信号采集点和信号分析控制中心之间还包括第一信号处理电路，所述第一信号处理电路包括放大滤波电路和模数转换电路，所述放大滤波电路对采集到的肌电信号进行放大滤波；所述模数转换电路将放大滤波后的肌电信号转换为数字信号。

所述肌肉刺激点和信号分析控制中心之间还包括第二信号处理电路，所述第二信号处理电路包括数模转换电路和波形调整电路；所述数模转换电路用于将所述信号分析控制中心产生的刺激电压数据的数字信号转换为模拟信号；所述波形调整电路用于对模拟信号的波形调整为与神经刺激电流相似的电流波形。

所述肌电信号采集点和肌肉刺激点间隔排列。

所述束带为环形穿戴式的弹性束带。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明可以根据具体肌肉群的运动情况，产生相应的刺激电流，使得肌肉产生收缩，从而辅助运动。本发明将采集点和刺激点设置在束带上，使得整体结构更为简单，且降低了成本。

附图说明

图1是本发明的原理方框图；

图2是本发明中束带的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于

本技术：
所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种可穿戴式肌肉运动状态识别和肌肉电刺激运动辅助系统，如图1和图2所示，包括束带4，所述束带4上设置有多个一一对应的肌电信号采集点1和肌肉刺激点2，本实施方式中，肌电信号采集点1为肌电信号采集电极，肌肉刺激点2为肌肉刺激电极，所述束带4的背面设置有信号分析控制中心3；所述肌电信号采集点1用于完成肌电信号的采集，并将采集到的肌电信号传输给所述信号分析控制中心3；所述信号分析控制中心3用于对收集到的多路肌电信号进行分析，并判别监测肌肉的运动类别，并根据肌肉的运动类型产生和该类别对应刺激电压数据；所述肌肉刺激点2根据刺激电压数据产生刺激信号刺激肌肉收缩。其中，肌肉的运动类别分为：放松、轻收缩和重收缩三种，这三种类别分别对应不同的刺激电压数据，例如放松时对应较低的刺激电压数据，轻收缩时对应中等的刺激电压数据，重收缩时对应较高的刺激电压数据。

所述肌电信号采集点1和信号分析控制中心3之间还包括第一信号处理电路，所述第一信号处理电路包括放大滤波电路5和模数转换电路6，所述放大滤波电路5对采集到的肌电信号进行放大滤波；所述模数转换电路6将放大滤波后的肌电信号转换为数字信号。

所述肌肉刺激点2和信号分析控制中心3之间还包括第二信号处理电路，所述第二信号处理电路包括数模转换电路7和波形调整电路8；所述数模转换电路7用于将所述信号分析控制中心产生的刺激电压数据的数字信号转换为模拟信号；所述波形调整电路8用于对模拟信号的波形调整为与神经刺激电流相似的电流波形。

如图2所示，本实施方式中束带4做成环形的穿戴式，可以采用弹性束带。每个束带4带有多个肌电信号采集点1和多个肌肉刺激点2，肌电信号采集点1和肌肉刺激点2间隔排列，肌电信号采集点1和肌肉刺激点2具有对应关系，肌电信号采集点1的信号类型决定了其对应肌肉刺激点2的刺激电流强弱。

不难发现，本发明可以根据具体肌肉群的运动情况，产生相应的刺激电流，使得肌肉产生收缩，从而辅助运动。本发明将采集点和刺激点设置在束带上，使得整体结构更为简单，且降低了成本。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种可穿戴式肌肉运动状态识别和肌肉电刺激运动辅助系统，包括束带，所述束带上设置有对应的肌电信号采集点和肌肉刺激点，所述束带的背面设置有信号分析控制中心；所述肌电信号采集点用于完成肌电信号的采集，并将采集到的肌电信号传输给所述信号分析控制中心；所述信号分析控制中心用于对收集到的多路肌电信号进行分析，并判别监测肌肉的运动类别，并根据肌肉的运动类型产生和该类别对应刺激电压数据；所述肌肉刺激点根据刺激电压数据产生刺激信号刺激肌肉收缩。本发明可以根据具体肌肉群的运动情况，产生相应的刺激电流，使得肌肉产生收缩，从而辅助运动。

技术研发人员：李锋;李悦;陆婷婷;冷娜
受保护的技术使用者：东华大学
技术研发日：2017.04.12
技术公布日：2017.07.25