[发明专利]一种注入式人体运动意图信号生成装置

说明书

本发明提供了一种注入式人体运动意图信号生成装置，包括注入皮肤下的采集体内肌肉信号的内置组件和接收所述体内肌肉信号的外置组件；其特征在于，所述内置组件注入皮肤下的肌肉中采集体内肌肉信号；通过电连接传送体内肌肉信号给外置组件，置于皮肤之外的外置组件处理成反映人体运动意图的各种动作的模式代码并发送给执行机构去执行相应动作。本发明解决了用于采集肌肉信号的靶肌肉疲劳、开放式植入手术创伤大，功能恢复时间缓慢的问题。

技术领域

本发明涉及信号生成领域，具体涉及一种注入式人体运动意图信号生成装置。

背景技术

目前，人体运动意图信号生成使用最多和最成熟的是肌电信号。肌电信号是指放置在肌肉上通过电极引导、记录下来的肌肉活动时的生物电信号。当大脑发出某一动作的运动指令后，运动神经会发送这些信息到相应肌肉群，引起一些肌肉（称为靶肌肉）的收缩，完成这一特定动作，同时伴随这些靶肌肉肌电信号的产生。

近几年，出现了一种植入皮下进行肌肉电信号采集的肌电假肢，称为肌肉骨骼假臂。其结构为把一个金属连接件一端植入残肢端的肱骨内，另一端经皮外露和假肢手臂相连，假肢手臂又连接肘关节和机械手。肌电电极缝合在肱二头肌两个头以及肱三头肌长头和外侧头的肌外膜上，导线连接肌电电极并通过金属连接件中空腔外接到假肢手臂内的信号处理组件。通过采集肱二头肌和肱三头肌的肌电信号送入信号处理组件进行人体运动意图信号生成，经过一定算法转化成动作模式代码并发送到机械手去执行。

植入式肌电电极采集的优势是靶肌肉肌电信号灵敏、可精准采集且信号无干扰。但此肌肉骨骼假臂也有其缺点：1.需要连续发力的靶肌电容易疲劳，因为正常的肌电信号的获取需要肌肉大力发力，如果发力时间长，肌肉能量短时消耗过大，非常容易引起肌肉疲劳。2.需要开放式手术以植入肌肉信号采集系统，患者手术创伤大，住院时间长，出院后功能恢复时间缓慢。

如何克服现有植入式肌电采集系统用于采集信号的肌肉容易疲劳；植入手术创伤大、功能恢复时间缓慢的问题是我们所关注的。

要解决的技术问题：

本发明要解决植入式肌电采集系统用于采集信号的肌肉容易疲劳；植入手术创伤大、功能恢复时间缓慢的技术问题。

发明创造内容：

肌肉信号分为肌肉电信号和肌肉形变信号，二者相伴而生，都可反映人体运动意图。肌肉形变信号的优势是肌肉只需轻微发力就会产生，对肌肉能耗要求低，不会引起肌肉疲劳，但肌肉形变信号的采集对肌肉有最小变形量的要求；而肌电信号虽对肌肉要求低，但需要肌肉大力发力来采集；两种信号能形成很好的互补。

如果采集的靶肌肉都无需连续发力，单独进行靶肌肉的肌电信号采集即可；如果采集的部分靶肌肉需连续发力，那就对需连续发力的靶肌肉进行肌肉形变信号采集（靶肌肉需符合肌肉形变信号的采集要求），其余靶肌肉进行肌肉形变信号采集或肌电信号采集。

本发明把整个体内肌肉信号采集装置注入皮下，即注即用，不再有开放式手术创伤大、功能恢复慢的问题；对需要连续发力的靶肌肉进行肌肉形变信号采集，避免连续发力的状况，从而避免肌肉疲劳。

为了实现上述目的，本发明提供了一种注入式人体运动意图信号生成装置，包括注入皮肤下的采集体内肌肉信号的内置组件和接收所述体内肌肉信号的外置组件；其特征在于，所述内置组件注入皮肤下的肌肉中采集体内肌肉信号并通过电连接传送体内肌肉信号给外置组件，置于皮肤之外的外置组件处理成反映人体运动意图的各种动作的模式代码并发送给执行机构去执行相应动作。

在一些示例中，所述内置组件分为采集体内肌肉形变信号的肌肉形变内置组件和采集体内肌电信号的肌电内置组件两种。

在一些示例中，所述内置组件可只包含肌肉形变内置组件；或只包含肌电内置组件；或同时包含肌肉形变内置组件和肌电内置组件。