[发明专利]一种基于脑机接口的触觉反馈踝关节功能训练系统

说明书

本发明公开了一种基于脑机接口的触觉反馈踝关节功能训练系统，包括用于使用者训练使用的训练椅；使用者界面模块，包括显示屏和主机，能够提供基于稳态视觉诱发的动画供使用者观看；脑电采集及处理模块，用于对使用者观看动画后产生的脑电信号进行采集、滤波和放大处理，并将处理结果传递到控制反馈模块；控制反馈模块，根据脑电信号通过单片机控制振动模块的强度和频率，对使用者的小腿肌肉进行振动训练，使用者能够通过主动意图控制训练侧振动的位置。本发明采用脑机接口的方式提取使用者的脑电信号行触觉训练，实现主动意图训练；基于稳态视觉诱导技术的训练，模拟行走过程中步态周期，有助于使用者的本体感觉和异常步态训练。

技术领域

本发明属于训练装置技术领域，具体涉及一种基于脑机接口的触觉反馈踝关节功能训练系统。

背景技术

目前，对于脑卒中使用者的踝关节的触觉训练通常通过作业训练，增加使用者的本体感觉输入，提高受损神经结构的兴奋或促进新的通路形成从而恢复正常功能。但是传统的训练费时费力，由于是被动训练从而造成使用者在训练过程中参与度较差进而不利于使用者的神经和本体感觉训练。脑机接口技术的发展为使用者通过主动意图去进行触觉反馈训练提供了基础。

卒中使用者的异常步态和触觉反馈的训练十分重要，目前，现有训练费时费力且缺乏针对性，缺少利用使用者的主动意图去实现踝关节触觉反馈和异常步态改善。因此亟需开展基于脑机接口的触觉反馈踝关节功能训练方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于脑机接口的触觉反馈踝关节功能训练系统，采用震子将振动作用于胫骨前肌提高背屈能力防止脚掌拍地，提高足间隙防止脚趾拖地，采用震子将振动作用于腓肠肌提高跖屈肌肉能力增加推进力，提高步速，同时，振子作用肌肉可以提高使用者的本体感觉。

本发明采用以下技术方案：

一种基于脑机接口的触觉反馈踝关节功能训练系统，其特征在于，包括：

训练椅，用于使用者训练使用；

使用者界面模块，包括显示屏和主机，能够提供基于稳态视觉诱发的动画供使用者观看；

脑电采集及处理模块，用于对使用者观看动画后产生的脑电信号进行采集、滤波和放大处理，并将处理结果传递到控制反馈模块；

控制反馈模块，根据脑电信号通过单片机控制振动模块的强度和频率，对使用者的小腿肌肉进行振动训练，使用者能够通过主动意图控制训练侧振动的位置。

具体的，脑电采集及处理模块包括放大器、滤波器和脑电帽，显示屏放置于桌面上并通过信号线与主机相连，放大器与滤波器固定于训练椅的背面；脑电帽设置在使用者的头部，脑电帽、滤波器、放大器与主机依次通过信号线相连。

具体的，控制反馈模块包括角度检测模块、震子模块和单片机，单片机固定于训练椅上，与主机连接，角度检测模块布置于使用者踝关节处；震子模块布置于使用者的小腿上，角度检测模块和震子模块分别于单片机连接。

进一步的，角度检测模块包括踝部弹性布料、陀螺仪、方形魔术贴和弹性带；陀螺仪设置在踝部弹性布料上，位于使用者的踝关节处；弹性带的一端与踝部弹性布料的一侧连接，另一端通过方形魔术贴固定于踝部弹性布料的另一侧，陀螺仪与单片机连接。

进一步的，震子模块包括外层弹性布料、后侧震子、长形魔术贴、前侧震子及内层弹性布料；外层弹性布料与内层弹性布料的近膝部位和近踝部位缝制在一起；后侧震子与前侧震子分别等间距设置在内层弹性布料与外层弹性布料之间，长形魔术贴缝于外侧弹性布料上并置于小腿侧面。

更进一步的，后侧震子设置在小腿后侧的腓肠肌上；前侧震子设置在小腿前侧的胫骨前肌上。

更进一步的，单片机通过蓝牙模块分别于角度检测模块和震子模块连接。