[发明专利]电信号采集器及人机交互界面型外骨骼康复系统

说明书

本发明涉及一种电信号采集器，其包括基底，钼金属导电材料，溅射在基底上，使基底具有导电性能；多维电导传感器，集成设置在基底的上表面，与钼金属导电材料连接，用于采集神经生物电信号。本发明还涉及一种人机交互界面型外骨骼康复系统，其包括电信号采集器，电信号采集器固定设置在神经断端的上游；还包括计算机，经缓降解型导线与电信号采集器连接，用于将接收到的神经生物电信号进行二级放大，并将神经生物电信号翻译成机械电信号；机械性动能单元，接收计算机传输至的二级放大后的机械电信号，由该机械电信号控制动作。本发明具有良好的人机交互性，精准的识别及提取外周神经的电信号；可以广泛在可穿戴传感器领域应用。

技术领域

本发明涉及可穿戴传感器领域，特别是关于一种电信号采集器及基于周围神经电信号的人机交互界面型外骨骼康复系统。

背景技术

外骨骼机器人是穿戴在人体身上、旨在代替受损的肢体完成活动并促进失去功能的肢体再次康复的机械设备。它是一种特殊的机器人，需要和人一起完成任务，所以相较于普通的机器人更需要关注其人机交互的能力。外骨骼的人机交互很重要的一个方面是外骨骼和人连接的物理界面。这种界面可以为物理压感式或电感传导式，现有的物理压感传感器普遍存在测量精度不高、只能测量体表动作带来的机械信号的缺点。而电信号传感器敏感度高，但需植入外源电感装置，而这种电感装置需要二次手术进行取出，并且造成的创伤较大。因此在保证测量精度及敏感度的前提，制造一种可吸收性周围神经人机交互界面尤其必要。在周围神经的生物电信号导出后仍无法直接应用于外骨骼的机械控制，需要经过计算机进行解码，将生物电信号翻译成机械电信号，并进行扩大输出，因此电信号的转码及扩大输出仍时有待解决的困难之一。

人体由软体组织包围，无法用传统的刚体连接方式来固定人体和外骨骼。现在市面上的外骨骼一般采用柔性衬套、尼龙粘合带或尼龙扣带来连接人和外骨骼。这些连接方式需要一定的夹持力或绑定力来增加连接稳定性，而这些力是系统外力，对外骨骼的自适应助力活动没有帮助，却会使人体表面受到的压力增加。可见在连接实用性和人体穿戴舒适度上存在一定的矛盾，所以需要针对人体的结构进行特殊的设计，使其能够在尽量小的夹持力或绑定力的前提下保证可靠的连接。

以上肢外骨骼为例，上肢外骨骼主要在手部与人体连接，而手部正面有着人体最精细的肌肉群，这些肌肉缺乏丰富的皮下脂肪以及其他软组织，所以外骨骼无法采用直绑式结构，以避免压迫血管造成远端软组织缺血，只能采用低压力的手套式结构。因为肌肉组织在收缩时会产生明显的形变，组织刚度也会发生变化，而人在手部弯曲时，前臂肌肉群都处于参与状态，所以前臂的形态和表面刚度有一个动态的变化过程，想要让这种柔性外骨骼更好的适应不同肌肉刚度下目标弯曲度，则需要电导传感器不停学习每个人的手部活动习惯以匹配健康手来完成更为复杂的动作。

由此可知，如何将外周神经的电信号输出进行精准的识别及提取成为目前亟需解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种电信号采集器及基于周围神经电信号的人机交互界面型外骨骼康复系统，其具有良好的人机交互性，精准的识别及提取外周神经的电信号。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种电信号采集器，其包括：基底；导电层，由导电材料溅射在所述基底上制成，使所述基底具有导电性能；多维电导传感器，集成设置在所述基底的上表面，与所述导电层连接，用于采集神经生物电信号。

进一步，将设置有所述多维电导传感器和所述导电层的所述基底制成套筒状结构。

进一步，所述基底采用可吸收的丝素蛋白薄膜制成。

进一步，所述多维电导传感器设置有若干个，呈网状均匀密布在所述基底上，并均与所述导电层连接；所述多维电导传感器设置的密度能采集到充足的神经生物电信号并形成一级放大效应。