[发明专利]基于脑机接口的触感手指运动康复系统及方法

摘要

本发明揭示了一种基于脑机接口的触感手指运动康复系统及方法，所述运动康复系统包括振动触发设备，信号采集设备，信号处理模块，手指抬起装置；振动诱发设备包括若干振动单元，用来触发振动信号；信号采集设备采集头皮处的脑电活动，将采集到的模拟信号转化成数字信号，传输到信号处理模块；信号处理模块实时分析采集到的数据；信号处理模块同时控制实验流程；手指抬起装置分别固定在使用者的两个手背上，分别通过各自的拉伸装置连接对应手指；抬起支架用来将使用者的手指向上抬起。本发明使用脑‑机接口技术，让使用者通过想象，就能直接控制手指抬起；有助于大脑形成控制回路，帮助其更快康复。

主权项

一种基于脑机接口的触感手指运动康复系统，其特征在于，所述运动康复系统包括：振动触发设备，信号采集设备，信号处理模块，手指抬起装置；所述振动诱发设备为P300诱发设备，采用微动马达产生振动，诱发和触觉有关的P300信号；该设备分为2套各5个振动单元；使用中，10个单元被按照次序，分别固定在使用者的10根手指上；所述信号采集设备采集头皮处的脑电活动，将采集到的模拟信号转化成数字信号，通过USB端口传输到信号处理模块；所述信号处理模块用以实时分析采集到的数据；脑电波数据从信号采集设备输入到信号处理模块，信号处理模块对数据进行巴特沃兹带通滤波，特征提取，最后利用贝叶斯线性分类器进行分类；所述信号处理模块同时用以控制实验流程；信号处理模块同时作为上位机，控制整个实验流程，采集脑电信号，输出控制振动的命令，输出控制手指抬起装置的命令；所述手指抬起装置包括两套，分别固定在使用者的两个手背上，每一套装置有5个抬起支架，分别通过各自的拉伸装置连接5根手指；抬起支架用来将使用者的手指向上抬起；手指抬起装置会按照上位机发出的命令，来控制某一根手指做出抬起动作；所述运动康复系统的运动康复方法包括：步骤S1、振动刺激控制步骤；在系统开始工作前，数据处理模块将按如下规则计算振动刺激出现的次序；(1)同一个位置不能连续出现振动刺激2次；(2)所有5个手指上刺激必须出现，而且仅出现一次，完成一个组；之后下一个组开始；需要振动刺激时，数据处理模块按照固定时间间隔，逐个发送序列中的指令，振动刺激诱发模块接收命令后，启动相应手指上的振动装置；步骤A、运动想象离线数据采集步骤，包括：‑步骤A1、使用者接收指令，想象左手还是右手；‑步骤A2、使用者想象左手或者右手抬起，持续若干秒；‑步骤A3、想象结束，如果采集没有结束，转到步骤A1，直到采集到足够多的数据；步骤B、P300振动数据采集步骤，包括：‑步骤B1、使用者接收指令，数哪一根手指上的振动；‑步骤B2、10个手指上的马达会按照一定次序振动；‑步骤B3、当被要求的马达振动时，使用者在心中默数振动次数；‑步骤B4、其他手指上马达振动时候，使用者不用关心；‑步骤B5、当马达振动一定次数之后，停止振动；‑步骤B6、返回步骤B1，直到收集完足够多的数据；步骤C、运动想象和P300的离线数据被用来训练各自的分类模型，以供在线使用中识别脑电信号。步骤S2、运动想象信号识别步骤；使用者开始想象抬起某一个手运动；从开始后，一段时间内的脑电信号被记录；对数据进行预处理；分类器根据离线数据做出的模型，分类出使用者所想象的手；步骤S3、在线P300信号处理步骤；每一个振动刺激出现后，数据处理程序将接收到的数据存放在缓存中；当紧接着某个刺激的800ms的数据被记录下后，程序开始处理数据；对数据进行预处理；分类器根据利用离线数据得到的模型，进行计算，得出每个振动刺激对应分类系数；当5根手指都收到振动刺激后，每个刺激都有对应的分类系数，从中选出最大的一个分类系数，其所代表的手指为目标手指；如果连续的两次得出的手指都相同，该手指作为控制信号输出，同时暂停振动刺激。