基于音乐和肌电反馈刺激的康复训练系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105771087A(43)申请公布日2016.07.20(21)申请号201610209984.3(22)申请日2016.04.06(71)申请人上海乃欣电子科技有限公司地址200062上海市普陀区金沙江路1977弄16号513室G座(72)发明人巢乃健黄浩胡兵朱鹏惠(74)专利代理机构上海交达专利事务所31201代理人王毓理王锡麟(51)Int.Cl.A61N1/36(2006.01)A61B5/0488(2006.01)A61B5/11(2006.01)A61B5/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称基于音乐和肌电反馈刺激的康复训练系统(57)摘要一种基于音乐和肌电反馈刺激的康复训练系统，包括：音疗交互模块、主机控制模块、肌电采集模块和肌电反馈刺激模块，其中：主机控制模块通过音疗交互模块放送播放的音乐曲目的音乐节奏信息，肌电采集模块实时采集上肢健侧肌肉跟随音乐节奏信息动作的电信号，并传送至主机控制模块进行分析和模式识别，得到功能性电刺激的特征参数和特征值，建立上肢健侧肌肉运动模式与患侧肢端电刺激的对应关系，肌电反馈刺激模块基于此对应关系对上肢的患侧肌肉进行低频电刺激；本发明能有效提升患者在康复训练中的参与感和自由度，应用前景广阔。CN105771087ACN105771087A权利要求书1/2页1.一种基于音乐和肌电反馈刺激的康复训练系统，其特征在于，包括：音疗交互模块、主机控制模块、通过内置的健侧电极采集电信号的肌电采集模块和肌电反馈刺激模块，其中：主机控制模块通过音疗交互模块放送播放的音乐曲目的音乐节奏信息，肌电采集模块实时采集上肢健侧肌肉跟随音乐节奏信息动作的电信号，并传送至主机控制模块进行分析和模式识别，得到功能性电刺激的特征参数和特征值，建立上肢健侧肌肉运动模式与患侧肢端电刺激的对应关系，肌电反馈刺激模块基于此对应关系对上肢的患侧肌肉进行低频电刺激；所述的音乐节奏信息是指：用以指引患者完成指定动作的可视化界面或语音提示；所述的特征参数包括：平均绝对值、信号持续时间、平均绝对值斜率、波长和过零次数；所述的肌肉运动模式包括：向心收缩、离心收缩、等动收缩和等长收缩；所述的电信号包括：运动电信号和表面肌电信号；所述的音疗交互模块包括：音乐库单元、媒体播放单元和节拍显示单元，其中：媒体播放单元播放音乐库单元中的音乐曲目，节拍显示单元实时显示对应音乐曲目的节拍。2.根据权利要求1所述的康复训练系统，其特征是，所述的肌电采集模块包括：依次相连的电极单元、保护单元、放大滤波单元、数模转换单元和无线通讯单元。3.根据权利要求1所述的康复训练系统，其特征是，所述的主机控制模块包括：依次相连的接收存储单元、信号处理单元、模式识别单元和反馈控制单元，其中：接收存储单元接收并存储肌电采集模块输出的电信号，并传输至信号处理单元；信号处理单元通过对表面肌电信号进行实时处理为肌电幅值映射控制及肌电阈值判断，利用平滑移动窗对电信号进行周期化分割，提取每个周期内的表面肌电信号的特征参数，得到具体的功能电刺激控制的参数，并传输至模式识别单元；模式识别单元提取运动电信号的特征值，建立患者的健侧肌肉运动模式与患侧肢端电刺激的对应关系，并将结果传输至反馈控制单元；反馈控制单元将相应的控制指令传输至肌电反馈模块。4.根据权利要求3所述的康复训练系统，其特征是，所述的信号处理单元包括：共平均参考机构、自适应滤波机构、窗口事件探测机构、事件触发标记机构和信号分割机构，其中：共平均参考机构接收脑电模拟信号并将有效脑电信息输出至信号分割机构，同时经自适应滤波机构滤波处理后的肌电数字信号通过窗口事件探测机构进行时序窗口标记，事件触发标记机构从标记后的肌电数字信号中进行上升沿或下降沿的检测，并将肌电有效事件信息输出至信号分割机构；信号分割机构根据触发时间对来自共平均参考机构的有效脑电信息和肌电有效事件信息进行分割并进行降维处理，并输出至模式识别单元；所述的降维处理是指：降低信号的采样率以及将多通道信号拼接为一维信号。5.根据权利要求4所述的康复训练系统，其特征是，所述的自适应滤波机构包括：功率谱计算组件、噪音陷波组件和带通滤波组件，其中：功率谱计算模块将肌电模拟信号进行模数转换后进行功率谱计算，并与内置功率谱阈值进行比较，将计算得到的脑电和肌电信息输出至噪音陷波组件，噪音陷波组件进行滤波滤噪处理并将得到的去噪信息由带通滤波组件进行滤波后输出至窗口事件探测机构。6.根据权利要求4所述的康复训练系统，其特征是，所述的窗口事件探测机构包括：窗口移动组件、均方根计算组件和阈值探测组件，其中：窗口移动组件接收带通滤波后的去噪信息，并采用矩形窗进行切分处理，将切分后信号