[發(fā)明專利]一種基于可穿戴的腳部肌肉恢復(fù)系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810102942.9
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108305682A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周琳;陳林瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 四川東鼎里智信息技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號: G16H50/20
• 分類號: G16H50/20;G16H50/30;G16H20/30;G06K9/62
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 楊春

本發(fā)明提供一種基于可穿戴的腳部肌肉恢復(fù)系統(tǒng)，其基于可穿戴的運動神經(jīng)元檢測子系統(tǒng)，特別是提出了有效的基于可穿戴的運動神經(jīng)元腳部檢測信號采集的噪音去除、特征提取和分類識別算法，可以在提高信號處理算法效率的情況下，降低計算復(fù)雜度，同時也能保證分類識別的準(zhǔn)確率，進(jìn)而提高運動過程中指示腳部肌肉恢復(fù)情況的準(zhǔn)確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于可穿戴系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種基于可穿戴的腳部肌肉恢復(fù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著醫(yī)學(xué)研究與技術(shù)的發(fā)展，越來越多的醫(yī)學(xué)難關(guān)得以突破。特別是現(xiàn)在的可穿戴設(shè)備，例如腳部可穿戴設(shè)備，可以使腳部直接和外部環(huán)境進(jìn)行信息交互，通過對腳部檢測信號進(jìn)行處理與分析，可以實現(xiàn)對人類關(guān)鍵的健康狀況的監(jiān)控，以及檢測某些神經(jīng)系統(tǒng)疾病，甚至可以用腳部檢測信號實現(xiàn)外界的控制。隨著臨床上的不斷應(yīng)用，越來越多的腳部可穿戴設(shè)備也逐漸被用在日常生活中監(jiān)控人體活動水平，比如注意力集中水平檢測，疲勞程度檢測等，還可以通過觀測分析腳部檢測信號研究睡眠等相關(guān)數(shù)據(jù)。

可穿戴設(shè)備獲取信息的基本原理是根據(jù)分析解讀由外界刺激或思維活動引起的腳部活動變化，將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的命令傳遞給外部設(shè)備，具體的信號采集原理是將人的腳趾、腳部表面或者腳部內(nèi)神經(jīng)元活動等特定區(qū)域的神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生的信號進(jìn)行采集，然后將模擬信號經(jīng)過一系列變換之后變成易于計算機識別和處理的數(shù)字信號輸入計算機系統(tǒng)中，作為系統(tǒng)的輸入信號，其產(chǎn)生方式有誘發(fā)式和自發(fā)式，誘發(fā)式的檢測信號起源于感官刺激，自發(fā)式的腳部檢測信號不依賴于外部的刺激，例如感知運動區(qū)的EEG節(jié)律。通過系統(tǒng)的分析所采集的信號，就可以實現(xiàn)上面所述的健康監(jiān)控、健康檢測和預(yù)警等功能。

上述采集中最為關(guān)鍵也是最核心的就是所采集到的腳部檢測信號的處理。然而，由于腳部檢測信號記錄存在很多不穩(wěn)定性因素，并且用戶自身狀態(tài)對采集信號的影響也很大，信號處理算法也較復(fù)雜，需要考慮算法復(fù)雜度對系統(tǒng)性能的影像，噪音抑制，以及如何從單一域、結(jié)合域以及非線性動力學(xué)領(lǐng)域中提取更有效的特征，以及如何提高分類的準(zhǔn)確率，同時降低算法的復(fù)雜度。這均是擺在該領(lǐng)域的難題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上分析，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于可穿戴的腳部肌肉恢復(fù)系統(tǒng)，其基于可穿戴的運動神經(jīng)元檢測子系統(tǒng)，特別是提出了有效的基于可穿戴的運動神經(jīng)元腳部檢測信號采集的噪音去除、特征提取和分類識別算法，可以在提高信號處理算法效率的情況下，降低計算復(fù)雜度，同時也能保證分類識別的準(zhǔn)確率，進(jìn)而提高運動過程中指示腳部肌肉恢復(fù)情況的準(zhǔn)確度。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種基于可穿戴的腳部肌肉恢復(fù)系統(tǒng)，包括彼此連接的可穿戴的運動神經(jīng)元檢測子系統(tǒng)和閾值判斷與預(yù)警子系統(tǒng)，所述閾值判斷與預(yù)警子系統(tǒng)根據(jù)所述可穿戴的運動神經(jīng)元檢測子系統(tǒng)產(chǎn)生的預(yù)警信息以及預(yù)先確定的腳部神經(jīng)元疲勞閾值進(jìn)行比較且根據(jù)比較結(jié)果給出指示腳部肌肉恢復(fù)情況信息，所述預(yù)先確定的腳部神經(jīng)元疲勞閾值是根據(jù)個人通過實驗得到的經(jīng)驗值確定的。

進(jìn)一步地，所述可穿戴的運動神經(jīng)元檢測子系統(tǒng)包括依次相連的可穿戴式信號采集模塊、預(yù)處理模塊、特征提取模塊、分類識別模塊、以及信息輸出模塊。

進(jìn)一步地，其中該可穿戴式信號采集設(shè)備將電極置于測試者皮膚表面，將測試者產(chǎn)生的離子電流轉(zhuǎn)化為測量設(shè)備能夠檢測到的電子電流。

進(jìn)一步地，所述預(yù)處理模塊用于消除噪音，其將采集到的信號進(jìn)行小波變換，得到小波系數(shù)，然后在小波變換域上利用信號與噪音的不同性質(zhì)，對高頻系數(shù)進(jìn)行限值化處理，再對去噪效果進(jìn)行衡量利，用重構(gòu)算法重構(gòu)信號。

進(jìn)一步地，所述限值化處理包括將信號的絕對值與限值進(jìn)行比較，小于或等于限值的點變?yōu)?，大于該值的點變?yōu)樵擖c值與限值的差值。

進(jìn)一步地，所述特征提取包括如下步驟：

1、對兩個通道各自提取至少10個特征值，組成相對應(yīng)的特征矩陣，用伯格算法估計采集值的4階AR模型，將得到的模型參數(shù)作為特征；