[发明专利]一种基于脑机接口的触觉反馈踝关节功能训练系统

权利要求书

1.一种基于脑机接口的触觉反馈踝关节功能训练系统，其特征在于，包括：

训练椅，用于使用者训练使用；

使用者界面模块，包括显示屏（1）和主机（2），能够提供基于稳态视觉诱发的动画供使用者观看，显示屏（1）播放的动画包括信息提示单元（13）和动画单元（14）；信息提示单元（13）包括高频率牛顿环（15）和低频率牛顿环（16）；高频率牛顿环（15）和低频率牛顿环（16）交替分布在三个阶段；动画单元（14）包括动画人物（17）和行走阶段（18）；动画人物（17）初始位于行走阶段（18）的第一阶段起点位置；行走阶段（18）对应步态周期（19）的三个辅助部分，第一阶段和第三阶段对应步态周期（19）的背屈辅助阶段，第二阶段对应步态周期（19）的跖屈辅助阶段；

通过第一个高频率牛顿环（15），通过控制反馈模块的震子模块（4）将振动作用于胫骨前肌，角度检测模块（3）测得踝关节角度信息上传并控制动画人物（17）从第一阶段的起点位置行走至脚跟离地之前；通过低频率牛顿环（16），震子模块（4）将振动作用于腓肠肌，动画单元（14）进行背屈提示，通过第二个高频率牛顿环（15），震子模块（4）将振动作用于胫骨前肌；动画人物（17）重新回到第一阶段的起点位置；

脑电采集及处理模块，用于对使用者观看动画后产生的脑电信号进行采集、滤波和放大处理，并将处理结果传递到控制反馈模块；

控制反馈模块，根据脑电信号通过单片机控制振动模块的强度和频率，对使用者的小腿肌肉进行振动训练，使用者能够通过主动意图控制训练侧振动的位置，控制反馈模块包括角度检测模块（3）、震子模块（4）和单片机（5），单片机（5）固定于训练椅（8）上，与主机（2）连接，角度检测模块（3）布置于使用者踝关节处；震子模块（4）布置于使用者的小腿上，角度检测模块（3）和震子模块（4）分别于单片机（5）连接，震子模块（4）包括外层弹性布料（41）、后侧震子（42）、长形魔术贴（43）、前侧震子（44）及内层弹性布料（45）；外层弹性布料（41）与内层弹性布料（45）的近膝部位和近踝部位缝制在一起；后侧震子（42）与前侧震子（44）分别等间距设置在内层弹性布料（45）与外层弹性布料（41）之间，长形魔术贴（43）缝于外侧弹性布料（41）上并置于小腿侧面，后侧震子（42）设置在小腿后侧的腓肠肌上；前侧震子（44）设置在小腿前侧的胫骨前肌上。

2.根据权利要求1所述的基于脑机接口的触觉反馈踝关节功能训练系统，其特征在于，脑电采集及处理模块包括放大器（10）、滤波器（11）和脑电帽（12），显示屏（1）放置于桌面上并通过信号线与主机（2）相连，放大器（10）与滤波器（11）固定于训练椅（8）的背面；脑电帽（12）设置在使用者的头部，脑电帽（12）、滤波器（11）、放大器（10）与主机（2）依次通过信号线相连。

3.根据权利要求1所述的基于脑机接口的触觉反馈踝关节功能训练系统，其特征在于，角度检测模块（3）包括踝部弹性布料（31）、陀螺仪（32）、方形魔术贴（33）和弹性带（34）；陀螺仪（32）设置在踝部弹性布料（31）上，位于使用者的踝关节处；弹性带（34）的一端与踝部弹性布料（31）的一侧连接，另一端通过方形魔术贴（33）固定于踝部弹性布料（31）的另一侧，陀螺仪（32）与单片机（5）连接。

4.根据权利要求1所述的基于脑机接口的触觉反馈踝关节功能训练系统，其特征在于，单片机（5）通过蓝牙模块分别于角度检测模块（3）和震子模块（4）连接。

5.根据权利要求1所述的基于脑机接口的触觉反馈踝关节功能训练系统，其特征在于，训练椅（8）上设置有气压升降结构（6）、大腿带（7）和胸带（9），气压升降结构（6）用于调整训练椅（8）的高度，大腿带（7）和胸带（9）分别将使用者训练侧下肢与背部固定于训练椅（8）上。