[发明专利]用于近红外光谱上肢运动状态脑信号精确采集的打标系统

说明书

本发明涉及一种用于近红外光谱上肢运动状态脑信号精确采集的打标系统，属于大脑运动意图辨识领域。打标系统与近红外光谱脑信号采集装置结合，对自发状态下由上肢的推、拉、举、放四种动作产生的脑信号进行准确的时间启停标定，实现准确快速的信号打标，进而提高基于近红外光谱的上肢运动状态意图辨识的准确度。本发明能够精确的记录被测试者在自然运动状态下的脑信号，保证了被测试者在进行四种运动范式时的自发性，更加真实的还原了脑信号的本质反应，且记录的打标点能够精确反映四种运动的启停时间，对研究基于近红外光谱的上肢运动意图辨识提供了重要的分析基础，对加快促进近红外光谱在可穿戴设备上的应用具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种用于近红外光谱上肢运动状态脑信号精确采集的打标系统，具体涉及一种用于近红外光谱上肢运动状态脑信号精确采集的打标系统及方法，属于大脑运动意图辨识领域。

背景技术

从20世纪60年代开始至今，外骨骼作为一种仿生学的概念逐渐被应用到康复助行、军事助力等多个方面，为提高人类的生活质量、增强士兵的作战能力提供了可靠保障。现有的助力外骨骼控制方式大多是基于人机力耦合方式，会出现反应滞后无法快速响应的缺点。通过近红外光谱设备直接从人脑获取运动信号，从人脑信号中分析数据进而对肢体运动进行预判能够有效的解决以上问题。

相关研究表明，人的肢体运动主要与大脑运动区相关，同时运动前的准备工作与大脑额叶区的部分机能区相关，在利用近红外光谱设备获取的运动区和额叶区的脑信号进行上肢运动预判时必须准确知道被测试者开始运动和停止运动的精确时间，即在对信号进行打标记录时必须精确记录运动开始和停止的时刻。而目前近红外光谱技术主要应用于医学神经康复领域、认知神经学科领域等，这些应用场景的特点在于非自发性刺激大脑产生相应的神经反应，获取的脑信号一般是在相应的任务引导下完成的，对被测试者何时开始运动何时停止运动的时间点没有精确的要求，因此这些现有的打标系统及方法首先无法对在自然运动状态下(没有任何任务引导，完全由被测试者自主决定)的脑信号进行标记，其次现有的打标系统对脑信号的标记没有达到精确要求，所记录的启停标记与实际运动的启停时间有相当大误差。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有打标系统无法实现对自然运动状态下脑信号的标记，且对于运动的开始和结束时刻记录不准确的问题，提供用于近红外光谱上肢运动状态脑信号精确采集的打标系统。打标系统与近红外光谱脑信号采集装置结合，对自发状态下由上肢的推、拉、举、放四种动作产生的脑信号进行准确的时间启停标定，以解决现有打标系统及方法存在的引导性因素，实现准确快速的信号打标，进而提高基于近红外光谱的上肢运动状态意图辨识的准确度。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

用于近红外光谱上肢运动状态脑信号精确采集的打标系统，包括运动平台、信号收发装置、打标信息采集软件和信号采集装置。

所述运动平台能够实现推、拉、举、放四种动作；在运动平台上安装有加速度传感器和多个光电开关；

所述信号收发装置用于采集加速度传感器和光电开关的信号，并根据通信协议将信号处理后传递给信号采集装置，此时所传递的信号是只在运动启停时的信号，或者是包括运动过程的信号；

所述打标信息采集系统是用于串口信息传递，由于信号采集装置无法直接读取信号收发装置的串口，该缺陷由信号采集装置导致，需要通过打标信息采集软件将信号收发装置的串口数据转发给信号采集装置的串口，以达到数据打标的目的；

所述运动平台还包括：机架、水平运动导轨及水平运动滑块、竖直运动导轨及竖直运动滑块、水平横梁、把手、挡块。水平运动导轨在机架的左右两侧上下各安装一根，共四根按水平方向的运动。竖直轨道在机架的两侧各安装一根，竖直运动导轨安装在水平运动导轨对应的水平滑块上，两根竖直运动导轨通过水平横梁连接在一起，把手安装在水平横梁的中间位置；