[发明专利]一种用于肌电假肢的电刺激干扰去除系统与方法

说明书

本发明公开了一种用于肌电假肢的电刺激干扰去除系统与方法，包括电刺激切换电路、前级放大器、选择开关、带通滤波器、后级放大器、模数转换电路、数字滤波器、数模转换电路，电刺激切换电路接收电刺激产生器的一个或多个电刺激信号，电刺激切换电路的输出端连接至选择开关的第一输入端，前级放大器接收肌电采集电极对采集的肌电采集信号，前级放大器的输出传送至选择开关的第二输入端，选择开关的公共输出端依次连接带通滤波器、后级放大器、模数转换电路、数字滤波器、数模转换电路，数模转换电路的输出端对肌电假肢进行输出控制。本发明可以适用各类型的表面式电刺激电极，对于电容饱和的影响小，具有高度的实时性。

技术领域

本发明涉及肌电控制假肢技术领域，尤其涉及一种用于肌电假肢的电刺激干扰去除系统与方法。

背景技术

虽然肌电假肢手能够重建水平的抓握功能，但对于假肢手的使用还是缺少感觉的反馈功能；近年已有许多研究与发明可通过不同的方式让患者感觉的假肢手上的感觉，这当中有一主流方法为在残肢上经过表面式的电刺激来重建各种的触觉。

但该技术与传统的肌电假肢手在结合的使用上有一重大问题，即为感觉电刺激输入残肢皮肤上时，会造成肌电信号过大饱和导致肌电假肢手无法控制抓握甚至肌电采集功能损毁。

近年来为了克服该问题，也有许多专利进行相关发明，其技术路线如下：

公开号为CN101305939B、名称为“一种用于仿人型肌电假手感觉反馈的电刺激器”的中国发明专利为建立一肌电假手感觉反馈的电刺激器，分别设计电源与驱动两个模块，驱动电路包含检测电阻与关断电路，并且两个模块连接加上电容降低电刺激干扰的影响，建立六种刺激等级，并在该六种刺激下电刺激肌电的延时降至50ms。

公开号为CN101766511A、名称为“一种用于假手感觉反馈的多通道微型电刺激器”的中国发明专利基于前者(CN101305939B)，调整为三级放大电路与去藕电容的配置来降低影响，并增加多种类与多数量的传感器，并设置增加为八种刺激等级。

公开号为CN103638600B、名称为“智能肌电假肢的多通道电刺激反馈系统”的中国发明专利为前者(CN101305939B)的第三代设备，增加交互控制器与降干扰电刺激电极阵列，通过交互控制器发送信号给电刺激器，在同心圆的电极上组合出正向电极、反向电极与参考电极的组合，借由同心圆电极与反向的补偿降低电刺激的扩散。

公开号为CN104027111B、名称为“一种两用电极及采用两用电极实现表面肌电提取及经皮电刺激的装置”的中国发明专利公开的方法也为电极的设计方法，通过参考电极包围刺激电极的设计，实现降低电刺激扩散出去的影响。

公开号为CN104238754A、名称为“一种基于经颅电刺激的增强型肌电人机接口”的中国发明专利主要适用于对于脑部的电刺激(非刺激残肢侧)来增强判断的结果，该判断方式为模式识别(软件)的特征提取与辨识判断。

公开号为CN104398326B、名称为“用于稳定肌电假肢手力量输出的电刺激诱发肌电反馈控制方法及装置”的中国发明专利建立一肌电假肢手的检测系统，检测出当使用者长时间使用导致肌肉疲劳，造成肌电信号较弱时，给予肌肉电刺激从而增加使用者的肌肉收缩力量，对于电刺激与肌电采集同时的影响并无提及。

公开号为CN107252525A、名称为“一种基于肌电反馈的多通道电刺激装置”的中国发明专利为通过肌电的反馈，将电刺激与肌电采集形成闭环控制，将肌电采集与电刺激装置分时共用同一组电极来避免干扰，通过电子开关模块控制16通道的刺激分时输出，与16通道的肌电采集。

公开号为CN110420384A、名称为“一种多模态信号采集的高密度电极电刺激装置”公开的方法与前者类似，差别在于建立一压力与超声采集系统，在电刺激输出时关闭肌电采集，采用也是采用分时共用系统。

以上现有技术还存在以下缺陷：