[发明专利]一种人体形变信号处理器及其使用方法

说明书

本发明公开了一种人体形变信号处理器及其使用方法，以期解决准确获取每个手指运动意图的技术问题。其结构包括：筒身和信号处理单元；筒身整体上呈筒形；在筒身上开有若干凹陷；信号处理单元是中空并装有介质的，其中至少有一面薄壁；中空腔内有传感器、信号处理模块、信号发射模块，三者通过导线连接；传感器测量介质的变化，信号处理模块处理传感器信号，信息发射模块把这些信号发射出去；筒身和信号处理单元通过筒身上的凹陷连接在一起；信号处理单元工作时，需要放入介质使薄壁面鼓起。本发明能够检测手指肌肉靶点形变信号，从而获取每个手指的运动意图。

技术领域

本发明涉及人体形变信号采集及处理技术领域，具体涉及一种人体形变信号处理器及其使用方法。

背景技术

智能上肢能够识别的人体运动意图信号包括体表肌电信号（surfaceelectromyogram, sEMG）、肌电姿态信号（myoelectric postural）、超声波信号（ultrasound）、肢体动力（body powered）等。其中体表肌电信号的应用最为广泛，也是目前绝大多数智能仿生手所采用的人体运动意图识别方式。然而，前臂能够采集到的有效体表肌电信号仅为前臂掌侧肌群和前臂背侧肌群两组信号，显然无法满足智能假肢识别复杂人体运动意图的要求。尽管新型智能仿生手已经能够完成多种功能，包括抓握、三指对捏、拇示指侧捏，以及拇指和示指的分别运动等。但完成上述动作时，需要对有限的信号源进行不同途径的切换来进行人体运动意图的解码。因而造成使用智能仿生手需要长期学习，并且操控困难，导致新型智能手的功能并没有得到充分发挥。因此，生理性信号源匮乏已经成为制约智能假肢发展的重要瓶颈。

准确获取人体运动意图信号源是提高智能仿生手操控效果的重要因素。理论上，手部功能中，拇指和示指所占的比例较大，尤其拇指占近一半的手部功能。因此，若智能仿生手能够准确的获取拇指和示指的运动意图信号，则智能仿生手的操控和使用将更加灵活和方便。然而支配拇指和示指运动的肌肉均位于前臂肌肉深层，体表肌电信号无法准确获取。

手部功能复杂，其中重要的动作包括抓握、拇示指侧捏、三指对捏，以及拇指和示指单独指示等。因此，需要分别识别和控制智能仿生手拇指、示指、3-5指，以及腕部的运动，才可能发挥智能仿生手的复杂功能。而对于前臂中远段或腕部截肢的患者而言，患侧前臂中仍然残留着分别控制拇指、示指、3-5指和腕部运动并具备正常收缩功能的肌肉。通过肌肉再分布技术（muscle redistribution technique，MRT），选择多个靶肌肉-肌腱固定于肢体皮下的不同区域。当大脑发出肢体运动指令后，相应肌肉的收缩时，相应的皮肤区域会产生明显的凹陷变形，通过对这种皮肤区域凹陷变形的信号采集，可以一一对应的识别每个手指的运动意图。进而可以控制每个智能假肢手指的运动，使得智能假肢接近正常的手指运动。

发明内容

本发明的目的是提供一种人体形变信号处理器及其使用方法，以期通过把每个手指肌肉靶点处的凹陷变形变成相应的数字信号，从而准确识别每个手指的运动意图运动，进而可以控制每个智能假肢手指的运动，使得智能假肢接近正常的手指运动。

为了实现上述目的，一方面本发明提供一种人体形变信号处理器，包括：筒身和信号处理单元；筒身整体上呈筒形；在筒身上开有若干凹陷；信号处理单元是中空并装有介质的，其中至少有一面薄壁；中空腔内有传感器、信号处理模块、信号发射模块，三者通过导线连接；传感器测量介质的变化，信号处理模块处理传感器信号，信息发射模块把这些信号发射出去；筒身和信号处理单元通过筒身上的凹陷连接在一起；信号处理单元工作时，需要放入介质使薄壁面鼓起。

优选地，筒身是有弹性的。

优选地，信号处理单元的中空腔是密闭的。

优选地，信号处理单元的中空腔内充满的介质可以是气体。

优选地，信号处理单元的中空腔内充满的介质可以是液体。

优选地，信号处理单元的中空腔内介质可以是弹性固体。