[发明专利]全仿生类脑智能手部电子机械外骨骼及其综合控制系统

说明书

本发明涉及一种全仿生类脑智能手部电子机械外骨骼及其综合控制系统，其技术特点是：该手部电子机械外骨骼包括指尖套、中节指外骨骼、近节指外骨骼、掌骨外骨骼、伸指机械驱动装置、屈指机械驱动装置、伸指人造肌腱和屈指人造肌腱及指尖压力及温度传感器、助力传感器、关节角度传感器。该系统包括多功能人脑计算机接口头盔和运动感觉系统，多功能人脑计算机接口头盔通过运动感觉系统与全仿生类脑智能手部电子机械外骨骼相连接。本发明可以直接控制电子外骨骼按人脑的意图产生各种动作，并运用多种方法使电子外骨骼平稳、平衡的运作，可广泛应用于神经系统损伤造成的肢体运动、肢体感觉功能障碍人群的康复、生活辅助等领域。

技术领域

本发明属于神经电生理技术技术领域，尤其是一种全仿生类脑智能手部电子机械外骨骼及其综合控制系统。

背景技术

目前世界许多科研机构及公司都在研发机械外骨骼、机械假肢等产品，这些产品帮助肢体功能障碍的人们辅助肢体活动或肢体康复，目前这些产品均采用基于读取肌肉电信号、电子传感器信号或程序的方式驱动机械部分，这种方式只适用于部分人群，如肢体缺失或外周神经受损的人群，但并不适用于中枢传导通路受损的的人群如脑血管病导致的偏瘫病人、高位截瘫病人、运动神经元病(渐冻人)等病人。这类产品无法与大脑建立双向反馈通路，无法实现类脑智能的全仿生功能。目前也有一些基于脑电信号驱动的机械外骨骼相关专利或产品，这类产品基于稳态视觉诱发电位(Visual evoked potentail，SSVEP)作为设备的控制核心。此外，SSVEP受限条件非常多，包括客观因素和主管因素，其中，客观因素包括：整个视觉传导通路任何一处有病变，都会导致该设备无法使用。如常见的近视远视，散光，青光眼，白内障，各种原因导致的复视，眼底出血，眼底动脉硬化，黄斑变性，各种原因引起的视乳头水肿，视神经萎缩及病变，视神经脱髓鞘，颅内肿瘤压迫视神经或视交叉，颅内的多种病变累及视神经传导通路(如最常见的脑梗死或脑出血等疾病)，视觉皮层病变如枕叶梗死出血等，都会使该设备无法使用。另外，支配眼外肌的动眼神经，滑车神经及外展神经，任何一个神经因为任何原因受损，均会使该设备无法使用，而这些疾病恰恰是临床非常常见的疾病。主观因素包括：目前国际上公认的VEP检测方法是被试者观看不断翻转的黑白格棋盘，从而使视觉通路产生信号，来检测视觉通路是否通畅，但这种视觉诱发电位产生方式显然无法用来控制肢体运动。因此被试者要产生有效的、能对运动功能产生引导效果的视觉诱发电位，需要有能产生视觉诱发电位的有国际标准的公认的方案，方案不一致，会导致结果千差万别，很难得到公认。上述设备的视觉电位产生方案，未经过广泛的临床实验及专业认可，可用性及可推广性尚不可知，以上两点原因，导致该设备使用范围大幅度受限以及可靠性无法推断。

由于人手可以完成精细复杂的动作，手部的功能非常重要，中枢及周围神经受损、肌肉疾病等均可造成手部功能障碍，而手部功能的恢复会直接带来上肢功能的恢复(大脑神经解剖结构决定)，因此手部早期康复训练就极为重要。但目前针对于手部康复的设备及训练措施非常少，康复师的手法康复治疗缺乏持续性、系统性和有效性，而患者自主康复训练往往因效果缓慢而使患者丧失康复的信心而早早放弃。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种全仿生类脑智能手部电子机械外骨骼及其综合控制系统，解决手部功能障碍患者的自主康复效果缓慢的问题。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：