[发明专利]一种基于主从控制的手部功能重建装置及其实现方法

权利要求书

1.一种基于主从控制的手部功能重建装置，其特征在于包括肌电信号采集模块、第一微处理器模块、动作解码模块、刺激脉冲编码模块、刺激波形生成模块、阵列刺激电极、电源模块、按键模块、显示模块、第二微处理器模块和存储器模块，其中，肌电信号采集模块、第一微处理器模块、动作解码模块、第二微处理器模块、刺激脉冲编码模块、刺激波形生成模块和阵列刺激电极顺序连接，第一微处理器模块、按键模块和第二微处理器模块顺序连接，显示模块和第一微处理器模块连接，肌电信号采集模块、存储器模块和第二微处理器模块顺序连接，第一微处理器模块、第二微处理器模块和刺激波形生成模块分别与电源模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于主从控制的手部功能重建装置，其特征在于，所述阵列刺激电极有四个，采用2*2表面阵列电极，阵列电极内的大触点和小触点交叉排列，大触点为边长为14mm的正方形，小触点为边长为9mm的正方形，间距为2mm，每个电极内表面为水凝胶，外表面为无纺布。

3.根据权利要求1所述的一种基于主从控制的手部功能重建装置的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：健侧手部在进行五指伸或四指屈动作时，通过肌电采集模块采集健侧前臂的指总伸肌、小指伸肌、指浅屈肌、指深屈肌的肌电信号，同样采集患侧同样位置的表面机电信号，分别将其储存在存储模块内；

第二步：存储模块的患侧肌电信号和健侧肌电信号的肌电积分值相互比较，确定采用功能重建模式还是普通刺激模式，并将其传送至显示模块；

第三步：读取显示模块的信息，若为普通刺激模式，则第一微处理器将信息传入按键模块，按键模块提示进行人工设定刺激信息；若为功能重建模式，将采集到的四路肌电信号送入第一微处理器和动作解码模块，解码出正在进行的手部动作，并将解码的动作信息送入第二微处理器；

第四步：第二微处理器读取第一微处理器的信息，若为普通刺激模式，则读取按键模块的信息，并将刺激信息传入刺激波形生成模块；若为功能重建模式，则根据读取第一微处理器的手部动作信息，打开和手部动作相关的刺激通道，并读取存储模块的肌电信号；

第五步：将读取的肌电信号通过刺激编码模块转化为刺激指令，促进手部功能重建的刺激脉冲生成，作用在相应的患侧前臂肌肉上，使患侧手像健侧手一样进行运动。

4.根据权利要求3所述的根据权利要求1所述的一种基于主从控制的手部功能重建装置的实现方法，其特征在于，第三步中所述手部动作解码方法的具体过程如下：对肌电信号采集模块采集到的四通道表面肌电信号进行去噪、加窗处理，选择肌电信号的平均绝对值、波形长度、肌电积分值、样本熵构成特征向量，训练二叉树支持向量机分类器，实现手部动作的解码。

5.根据权利要求3所述的根据权利要求1所述的一种基于主从控制的手部功能重建装置的实现方法，其特征在于第五步中所述手部功能重建的刺激脉冲产生方法具体过程如下：

（1）采用阈值检测法检测窗口内肌电信号幅值超出阈值的采样点，并以光栅图的方式显示出来，通过光栅图对刺激波形的强度进行编码；

（2）对健侧前臂肌肉进行刺激，同时计算患者健侧手部同一动作采集的肌电信号各窗口的MAV，并通过手部功能重建装置的按键模块，不断调整跟手部运动相关的两个通道的刺激脉宽来刺激健侧手，实现MAV和刺激脉宽之间关系的拟合。