[發明專利]一種基于眼電信號控制的下肢康復訓練裝置

有效

• 申請號: 201210315026.6
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN103182159A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 胡琦逸
• 申請（專利權）人: 胡琦逸
• 主分類號: A63B23/04
• 分類號: A63B23/04;A63B24/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種智能控制的下肢康復訓練裝置，特別涉及一種基于眼波信號控制的下肢康復訓練裝置，屬于康復醫療器械領域。

背景技術

根據2006年第二次全國殘疾人抽樣調查主要數據公報顯示，目前，全國各類殘疾人的總數為8296萬人，占全國總人口的比例為6.34％；其中肢體殘疾2412萬人，占殘疾人總數的29.07％；全國有殘疾人的家庭戶共7050萬戶，占全國家庭戶總戶數的17.80％；其中有2個以上殘疾人的家庭戶876萬戶，占殘疾人家庭戶的12.43％；有殘疾人的家庭戶的總人口占全國總人口的19.98％。而在這些殘疾人中，多數人是可以通過康復治療、配備康復器具和康復訓練，改善甚至部分或完全恢復其喪失的功能的。

下肢的主要功能是支撐體重和行走，而站立行走是人類生存的基本需要，也是人們生活自理的必要條件，往往也是患者在康復治療過程中最基本需求。下肢偏癱患者由于肢體肌群間協調功能減弱或消失，肌張力異常而出現偏癱步態或喪失行走功能，嚴重影響了患者的生活自理能力，增加了社會和家庭的負擔。由于大腦的可塑性，醫學上通常是通過進行重復的、特定任務的訓練讓患者進行足夠的重復性活動，從而使重組中的大腦皮質通過深刻的體驗來學習和儲存正確的運動模式。基于這種方法，在過去20年里，減重活動平板步行訓練的治療方法已被引入到用于殘障人士的康復治療中，并取得了顯著的臨床效果。然而，傳統的減重活動平板步行訓練的治療方法需要很多的物理治療師來輔助病人側身和重心轉移，從而使得治療師必須花費很多的體力而導致其疲勞或過重身體壓力，這也使得對殘障者的治療次數以及重復次數受到嚴重的限制。因此，需要研發自動的康復裝置代替物理治療師的手動輔助。

目前多數研究機構開發的自動下肢康復器械，如步態訓練器，主要以被動運動模式為主，缺乏目標導向訓練設計，往往將患者本人的主觀意愿排除在外，使得康復訓練缺少自主性，不能達到最佳的訓練效果；并且目前研發的多數下肢康復器械只能引導患者進行類似踩踏自行車的圓周運動方式，這種圓周運動方式有別于人正常行走時的上、下垂直運動方式，不能很好的對殘障者進行合理的康復訓練。

發明內容

本發明的目的是克服現有的下肢康復器械存在的缺陷和不足，提供一種利用眼電信號作為患者主觀意愿信號，幫助下肢殘障者進行腿部上、下垂直訓練的一種基于眼電信號控制的下肢康復訓練裝置。

為了達到上述目的，本發明的構思是：由眼電信號人機接口、直立床、康復踏步機械和控制驅動構成一種基于眼電信號控制的下肢康復訓練裝置。眼電信號人機接口包括放置在眼睛周圍的Ag或Ag-Cl電極、眼電信號放大電路和ARM單片機，通過Ag或Ag-Cl電極檢測到微弱的眼電信號，眼電信號放大電路對該信號進行放大處理，然后傳送至帶有A/D數模轉換功能的ARM單片機，在單片機內對眼電信號進行去偽值，歸一化處理后，將得到的有效特征值以特征值數據歸類，單片機則做相應數據分析及后續運算，最終輸出識別的動作模式信號至控制驅動，由控制驅動引導康復踏步機械完成對應動作。

根據上述發明構思，本發明采用如下技術方案：

一種基于眼電信號控制的下肢康復訓練裝置，包括直立床和依次相連的眼電信號人機接口、控制驅動裝置和康復踏步機械。所述的眼電信號人機接口包括依次相連的Ag或Ag-Cl電極，眼電信號放大電路、光電隔離電路和ARM單片機；所述的控制驅動裝置包括驅動電路、位置傳感器、力傳感器、安全保護限位開關。所述的康復踏步機械包括兩套獨立的直流電機、螺旋副、磁流變阻尼器和腳踏板，分別用于控制左腳和右腳的踏步運動。所述的直立床包括床板支架、固定在床板支架上的限流控制器、床板和液壓伸縮桿，所述的液壓伸縮桿一端可轉動的固定在限流控制器上，另一端可轉動的固定在床板上，在限流控制器的作用下，可實現床板0-90°位置定位。

進一步，所述的Ag或Ag-Cl電極放置在眼睛周圍用于采集眼波信號，眼電信號經眼電信號放大電路放大后，傳送至ARM單片機，在單片機內做進行去偽值，歸一化處理后，將得到的有效特征值以特征值數據歸類，單片機則做相應數據分析及后續運算，輸出識別的動作模式信號。所述的光電隔離電路設置在眼電信號放大電路之后，用于保障使用者的人身安全。

進一步，所述的ARM單片機通過驅動電路分別與磁流變阻尼器和直流電機相連，磁流變阻尼器或直流電機通過ARM單片機輸出的識別動作模式信號控制腳踏板垂直運動幅度。