[发明专利]一种基于眼电信号控制的下肢康复训练装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能控制的下肢康复训练装置，特别涉及一种基于眼波信号控制的下肢康复训练装置，属于康复医疗器械领域。

背景技术

根据2006年第二次全国残疾人抽样调查主要数据公报显示，目前，全国各类残疾人的总数为8296万人，占全国总人口的比例为6.34％；其中肢体残疾2412万人，占残疾人总数的29.07％；全国有残疾人的家庭户共7050万户，占全国家庭户总户数的17.80％；其中有2个以上残疾人的家庭户876万户，占残疾人家庭户的12.43％；有残疾人的家庭户的总人口占全国总人口的19.98％。而在这些残疾人中，多数人是可以通过康复治疗、配备康复器具和康复训练，改善甚至部分或完全恢复其丧失的功能的。

下肢的主要功能是支撑体重和行走，而站立行走是人类生存的基本需要，也是人们生活自理的必要条件，往往也是患者在康复治疗过程中最基本需求。下肢偏瘫患者由于肢体肌群间协调功能减弱或消失，肌张力异常而出现偏瘫步态或丧失行走功能，严重影响了患者的生活自理能力，增加了社会和家庭的负担。由于大脑的可塑性，医学上通常是通过进行重复的、特定任务的训练让患者进行足够的重复性活动，从而使重组中的大脑皮质通过深刻的体验来学习和储存正确的运动模式。基于这种方法，在过去20年里，减重活动平板步行训练的治疗方法已被引入到用于残障人士的康复治疗中，并取得了显著的临床效果。然而，传统的减重活动平板步行训练的治疗方法需要很多的物理治疗师来辅助病人侧身和重心转移，从而使得治疗师必须花费很多的体力而导致其疲劳或过重身体压力，这也使得对残障者的治疗次数以及重复次数受到严重的限制。因此，需要研发自动的康复装置代替物理治疗师的手动辅助。

目前多数研究机构开发的自动下肢康复器械，如步态训练器，主要以被动运动模式为主，缺乏目标导向训练设计，往往将患者本人的主观意愿排除在外，使得康复训练缺少自主性，不能达到最佳的训练效果；并且目前研发的多数下肢康复器械只能引导患者进行类似踩踏自行车的圆周运动方式，这种圆周运动方式有别于人正常行走时的上、下垂直运动方式，不能很好的对残障者进行合理的康复训练。

发明内容

本发明的目的是克服现有的下肢康复器械存在的缺陷和不足，提供一种利用眼电信号作为患者主观意愿信号，帮助下肢残障者进行腿部上、下垂直训练的一种基于眼电信号控制的下肢康复训练装置。

为了达到上述目的，本发明的构思是：由眼电信号人机接口、直立床、康复踏步机械和控制驱动构成一种基于眼电信号控制的下肢康复训练装置。眼电信号人机接口包括放置在眼睛周围的Ag或Ag-Cl电极、眼电信号放大电路和ARM单片机，通过Ag或Ag-Cl电极检测到微弱的眼电信号，眼电信号放大电路对该信号进行放大处理，然后传送至带有A/D数模转换功能的ARM单片机，在单片机内对眼电信号进行去伪值，归一化处理后，将得到的有效特征值以特征值数据归类，单片机则做相应数据分析及后续运算，最终输出识别的动作模式信号至控制驱动，由控制驱动引导康复踏步机械完成对应动作。

根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：

一种基于眼电信号控制的下肢康复训练装置，包括直立床和依次相连的眼电信号人机接口、控制驱动装置和康复踏步机械。所述的眼电信号人机接口包括依次相连的Ag或Ag-Cl电极，眼电信号放大电路、光电隔离电路和ARM单片机；所述的控制驱动装置包括驱动电路、位置传感器、力传感器、安全保护限位开关。所述的康复踏步机械包括两套独立的直流电机、螺旋副、磁流变阻尼器和脚踏板，分别用于控制左脚和右脚的踏步运动。所述的直立床包括床板支架、固定在床板支架上的限流控制器、床板和液压伸缩杆，所述的液压伸缩杆一端可转动的固定在限流控制器上，另一端可转动的固定在床板上，在限流控制器的作用下，可实现床板0-90°位置定位。

进一步，所述的Ag或Ag-Cl电极放置在眼睛周围用于采集眼波信号，眼电信号经眼电信号放大电路放大后，传送至ARM单片机，在单片机内做进行去伪值，归一化处理后，将得到的有效特征值以特征值数据归类，单片机则做相应数据分析及后续运算，输出识别的动作模式信号。所述的光电隔离电路设置在眼电信号放大电路之后，用于保障使用者的人身安全。

进一步，所述的ARM单片机通过驱动电路分别与磁流变阻尼器和直流电机相连，磁流变阻尼器或直流电机通过ARM单片机输出的识别动作模式信号控制脚踏板垂直运动幅度。