[發明專利]用于輔助步態干預和跌倒預防的系統和方法

有效

• 申請號: 201680005534.0
• 申請日: 2016-02-12
• 公開（公告）號: CN107106846B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: V·德薩皮奧;M·D·霍華德;S·E·切蘭;M·齊格勒;M·E·菲利普斯;K·R·馬丁;H·霍夫曼
• 申請（專利權）人: 赫爾實驗室有限公司
• 主分類號: A61N1/36
• 分類號: A61N1/36;G08B21/04;A61B5/11
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;李艷芳

1.一種用于步態干預和跌倒預防的系統，所述系統包括：

連體套裝，所述連體套裝具有多個分布式傳感器和前庭-肌肉生物刺激陣列；

分析模塊，所述分析模塊與所述連體套裝和傳感器連接，所述分析模塊可操作以用于接收傳感器數據并且基于所述傳感器數據來分析特定使用者的步態并且預測跌倒；以及

閉環生物刺激控制模塊，所述閉環生物刺激控制模塊可操作以用于激活所述前庭-肌肉生物刺激陣列以補償所預測的跌倒的風險，

其中，所述前庭-肌肉生物刺激陣列包括：多部位前庭電刺激GVS執行器，所述GVS執行器靠近所述套裝的頭部，因此，所述GVS執行器可操作以用于增強使用者的前庭感覺；功能性電刺激FES執行器，所述FES執行器被定位成靠近所述套裝的腿部，因此，所述FES執行器可操作以用于刺激使用者的肌肉以產生對所述使用者的關節力矩的直接控制；

其中，所述閉環生物刺激控制模塊包括生物刺激控制器，所述生物刺激控制器在施加力矩和平衡調節直到實現補償效果的閉環控制中將所述力矩和平衡調節施加至所述前庭-肌肉生物刺激陣列的GVS執行器和所述FES執行器，

其中，所述傳感器可操作以用于將生物傳感器數據提供至所述分析模塊；

其中，所述分析模塊包括肌肉骨骼模型、步態分析模塊和跌倒預測模塊，其中，所述步態分析模塊基于所述生物傳感器數據來更新所述肌肉骨骼模型并且分析特定使用者的步態，以及其中，所述跌倒預測模塊提前運行更新后的所述肌肉骨骼模型以確定跌倒風險是否增高。

2.根據權利要求1所述的系統，

其中，所述連體套裝是由彈性布料制成的共形連體套裝，其中，所述前庭-肌肉生物刺激陣列與所述連體套裝連接，使得在穿戴所述連體套裝時所述前庭-肌肉生物刺激陣列的所述GVS執行器和所述FES執行器被定位成抵靠使用者的身體；

其中，所述多個分布式傳感器選自由肌電EMG傳感器、慣性測量單元IMU傳感器和地面反作用力GRF傳感器組成的組；

其中，所述閉環生物刺激控制模塊包括平衡控制器，所述平衡控制器確定補償所預測的跌倒的風險所要求的關節力矩和前庭平衡調節；以及

其中，所述前庭-肌肉生物刺激陣列包括觸覺執行器，所述觸覺執行器被定位成靠近所述套裝的腰部，因此，所述觸覺執行器可操作以用于警告使用者所預測的跌倒。

3.根據權利要求1所述的系統，其中，所述前庭-肌肉生物刺激陣列包括多部位前庭電刺激GVS執行器，所述GVS執行器靠近所述套裝的頭部，因此，所述GVS執行器可操作以用于增強使用者的前庭感覺。

4.根據權利要求1所述的系統，其中，所述前庭-肌肉生物刺激陣列包括功能性電刺激FES執行器，所述FES執行器被定位成靠近所述套裝的腿部，因此，所述FES執行器可操作以用于刺激使用者的肌肉以產生對所述使用者的關節力矩的直接控制。

5.根據權利要求1所述的系統，其中，所述前庭-肌肉生物刺激陣列包括多部位前庭電刺激GVS執行器，所述GVS執行器靠近所述套裝的頭部，以及其中，所述前庭-肌肉生物刺激陣列包括功能性電刺激FES執行器，所述FES執行器被定位成靠近所述套裝的腿部，以及其中，所述閉環生物刺激控制模塊包括生物刺激控制器，所述生物刺激控制器在施加力矩和平衡調節直到實現補償效果的閉環控制中將所述力矩和平衡調節施加至所述前庭-肌肉生物刺激陣列的GVS執行器的所述FES執行器。

6.根據權利要求1所述的系統，其中，所述前庭-肌肉生物刺激陣列包括多個分布式執行器，以及其中，所述連體套裝是由彈性布料制成的共形連體套裝，其中，所述前庭-肌肉生物刺激陣列與所述連體套裝連接，使得在穿戴所述連體套裝時所述前庭-肌肉生物刺激陣列的所述執行器被定位成抵靠使用者的身體。

7.根據權利要求1所述的系統，其中，所述多個分布式傳感器選自由肌電EMG傳感器、慣性測量單元IMU傳感器和地面反作用力GRF傳感器組成的組。

8.根據權利要求1所述的系統，其中，所述傳感器可操作以用于將生物傳感器數據提供至所述分析模塊。