CN106345055A - 一种基于步态识别的功能性肌肉电刺激助行装置 - Google Patents

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Abstract

一种基于步态识别的功能性肌肉电刺激助行装置，物联网云端服务器分别无线连接n个步态康复系统，n个步态康复系统结构相同，均包括手机或PC机、无线路由器、步态采集系统和功能性神经肌肉电刺激器，手机或PC机的信号输入端通过无线路由器连接步态采集系统的信号输出端，手机或PC机的控制信号输出端通过无线路由器连接功能性神经肌肉电刺激器的控制信号输入端，手机或PC机的信号输出端还无线连接物联网云端服务器，功能性神经肌肉电刺激器的输出端连接表面肌肉刺激电极，放置有表面肌肉刺激电极的人体不同部位连接步态采集系统的信号采集端。本发明实现在线实时反馈的闭环功能性肌肉电刺激调控，达到更佳的助行和康复效果。

Description

一种基于步态识别的功能性肌肉电刺激助行装置
技术领域
本发明涉及一种步态康复装置。特别是涉及一种基于步态识别的功能性肌肉电刺激助行装置。
背景技术
步态是一种复杂而精确的运动，可以作为人体健康性能的一个重要外在表现。在生物医学领域，步态的正确识别调控对于辅助有运动功能障碍的患者行走以及进行针对性的康复训练具有重要意义。医学研究表明，步态分析对医疗上的异步病态、偏瘫等疾病的诊断、对人体运动系统和神经系统疾病的病因分析、骨关节假体与义肢的设计、瘫痪病人行走功能的重建等具有极大的作用，也为其他疾病的预防和康复提供了重要的信息，已成为基础和临床研究中不可缺少的手段之一，在人类学、体育学和宇航学等领域也具有特殊的价值。
行走时，主要依靠下肢肌肉的舒张与收缩，通过调控刺激肌肉活动可以获得基本的肢体运动功能。功能性肌肉电刺激(Functional Electrical Stimulation，FES)是指利用一定强度的低频脉冲电流，通过预设的的程序刺激一组或多组肌肉，诱发肌肉运动或正常的自主运动。
20世纪60年代功能性肌肉电刺激用于由于中风和脊髓损伤等引起的瘫痪和肌无力患者的行走能力的恢复至今，已取得多项进展。研究发现FES辅助步行设备用于代替损伤的肌肉功能，可以降低肌力，提高骨密度、增强随意肌力量和协调性，一些神经功能障碍的患者利用FES助行设备治疗之后，肌肉自由活动能力得到明显增强。
近年来，FES作为步态康复领域的一种有效康复技术，世界各地针对不同运动障碍患者开展了功能性肌肉电刺激的研究，主要是针对刺激频率、刺激强度、刺激持续时间和刺激位置。患者由于中枢神经受到损伤无法将神经冲动传到肌肉细胞引起肌肉收缩，故在患肢相应部位安装电刺激贴片，借助低频脉冲电流刺激代替中枢神经细胞产生的电兴奋，通过表面电极刺激肌肉，诱发肌肉运动或模拟正常的自主运动，以达到改善或恢复其运动功能的目的。医学研究表明，FES可以唤醒残存的运动细胞的机能明显地缓解肌肉的萎缩，使瘫痪的运动功能逐渐恢复等。患者可以实现正常的行走，通过自己的骨骼承重、关节活动使肌肉主动收缩，肌力得到增强、新陈代谢加快，减小了患者的心理负担重新建立起患者对生活的希望。通过不断重复的练习，增强下肢肌肉与中枢神之间的上行传导束，诱导受损神经元细胞生长。目前，大部分刺激器都属于开环控制的方式，这种控制方式在受到外界干扰时不能自动调整，或者无法根据当前肌肉疲劳等状态及时调控刺激参数，使病人产生不适感，不能完全满足实际应用的需要。闭环调控相对于开环系统具有很大的挑战性，主要是因为电刺激驱动肌肉的过程具有较强的非线性、时变形、易疲劳等特点，通过FES准确而稳定的控制下肢运动是比较困难的。
2009年1月，Marco Benocci等人提出了一种能够同时检测足部惯性和压力信息的可穿戴无线系统。它是基于无线可穿戴式足部压力测量装置，集成了MEMS惯性测量等，用于步态和姿势分析。2010年，J B Lee等人在体育科学与医学杂志上发表了一篇有关利用惯性传感器和红外摄相机对比步态参数测量的文章，解决了目前只在传统实验室内做步态估计性的问题。通过实验发现二者除了中速、快速行走外其他情况数据的相关性系数均在0.9以上，并且在小范围内步速的改变不影响两种测量方式的相关性，最终证实惯性传感器适合用来测量步长、步速和站立时间。2013年，D Rodriguezmartin等人在设计了一款既能采集、实时分析信号的系统，用于帕金森综合征的实时监测与分析。该系统利用三轴加速计、陀螺仪和磁力计组成的惯性测量系统作为数据采集系统，SD卡储存惯性数据蓝牙模块并发送相关信息到外部设备，通过监督学习算法和分类器用于临床研究确定帕金森患者的症状和运动状态。基于惯性传感器的步态测量系统为实现在线实时反馈的闭环功能性肌肉电刺激调控方法提供了重要的途径。
步态测量识别和功能性肌肉电刺激的融合有望解决上述问题。行走的关键在于下肢肌肉的正确舒张与收缩，通过步态测量和识别，获取最佳FES控制参数，调控肌肉活动可以获得更佳的助行和康复效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够通过在线实时反馈的闭环功能性肌肉电刺激调控，达到更佳的助行和康复效果的基于步态识别的功能性肌肉电刺激助行装置，
本发明所采用的技术方案是：一种基于步态识别的功能性肌肉电刺激助行装置，有物联网云端服务器，所述的物联网云端服务器分别无线连接n个步态康复系统，所述n个步态康复系统结构相同，均包括有手机或PC机、无线路由器、步态采集系统和功能性神经肌肉电刺激器，其中，所述手机或PC机的信号输入端通过无线路由器连接用于采集人体不同部位在电刺激下的姿态数据的步态采集系统的信号输出端，所述手机或PC机的控制信号输出端通过无线路由器连接用于对人体进行电刺激的功能性神经肌肉电刺激器的控制信号输入端，所述手机或PC机的信号输出端还无线连接物联网云端服务器，用于将步态采集系统所采集到的人体不同部位在电刺激下的姿态数据上传给物联网云端服务器，所述功能性神经肌肉电刺激器的输出端连接分别放置在人体不同部位的目标肌肉上的表面肌肉刺激电极，放置有表面肌肉刺激电极的人体不同部位连接所述用于采集人体不同部位在电刺激下的姿态数据的步态采集系统的信号采集端。
本发明的一种基于步态识别的功能性肌肉电刺激助行装置，通过采集患者穿戴该装置参与步态康复训练过程中的步态特征，加以识别，实时调整功能性肌肉电刺激器的刺激参数，实现在线实时反馈的闭环功能性肌肉电刺激调控，达到更佳的助行和康复效果。同时，本发明基于Wi-Fi物联网模块SDK开发，无外部单片机控制，极大的减小了装置的体积和功耗，为可穿戴性提供更佳的解决方案。本发明联合了步态测量和肌肉电刺激，做到实时监测和主动调控，帮助下肢运动机能障碍症患者恢复正常的行走姿态。并且，通过物联网平台对设备进行组网，可任意添加设备，为协同多种康复和监测设备提供便利。本发明便携可穿戴、实时数据测量无特定使用环境限制，且操作简单，适用于医院和家庭个人的运动机能障碍症康复治疗。本发明通过物联网平台对设备进行组网，可任意添加设备，为协同多种康复和监测设备提供便利。通过网络数据远程发送和控制的形式，可以帮助收集医疗大数据建立分析，并且便于医师和患者家属的远程监护工作。
附图说明
图1是本发明基于步态识别的功能性肌肉电刺激助行装置的整体构成简图；
图2是本发明基于步态识别的功能性肌肉电刺激助行装置的整体构成框图。
图中
1：物联网云端服务器 2：手机或PC机
3：无线路由器 4：步态采集系统
41：腰腹部检测单元 42：左侧大腿检测单元
43：左侧小腿检测单元 44：左侧脚部检测单元
45：右侧大腿检测单元 46：右侧小腿检测单元
47：右侧脚部检测单元 401：多轴倾角加速度传感器
402：采集侧Wi-Fi物联网模块 403：采集侧稳压芯片
404：采集侧开关 405：采集侧供电电池
406：采集侧充电接口 5：功能性神经肌肉电刺激器
51：刺激侧Wi-Fi物联网模块 52：功率驱动芯片
53：H桥输出电路 54：DAC芯片
55：恒流源电路 56：刺激侧稳压芯片
57：刺激侧开关 58：电源升压模块
59：刺激侧供电电池 510：刺激侧充电接口
6：表面肌肉刺激电极 7：患者目标肌肉
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种基于步态识别的功能性肌肉电刺激助行装置做出详细说明。
本发明的一种基于步态识别的功能性肌肉电刺激助行装置，直接基于Wi-Fi物联网模块开发嵌入式系统，替代外部单片机控制，系统集成度大幅提高，体积功耗显著降低，同时实现物联网平台远程监控和数据共享的功能。所述的Wi-Fi物联网模块可以采用ESP32或者ESP8266或者CC3200模块。本发明通过完整步态周期的测量和识别，分析用户的步态变异性特征，调节功能性肌肉电刺激器的介入调控时相和强度，以实现用户更为自然的行走姿态。
如图1、图2所示，本发明的一种基于步态识别的功能性肌肉电刺激助行装置，有物联网云端服务器1，所述的物联网云端服务器1分别无线连接n个步态康复系统，所述n个步态康复系统结构相同，均包括有手机或PC机2、无线路由器3、步态采集系统4和功能性神经肌肉电刺激器5，其中，所述手机或PC机2的信号输入端通过无线路由器3连接用于采集人体不同部位在电刺激下的姿态数据的步态采集系统4的信号输出端，所述手机或PC机2的控制信号输出端通过无线路由器3连接用于对人体进行电刺激的功能性神经肌肉电刺激器5的控制信号输入端，所述手机或PC机2的信号输出端还通过http协议无线连接物联网云端服务器1，用于将步态采集系统4所采集到的人体不同部位在电刺激下的姿态数据上传给物联网云端服务器1，以备做进一步分析。所述功能性神经肌肉电刺激器5的输出端连接分别放置在人体不同部位的目标肌肉7上的表面肌肉刺激电极6，放置有表面肌肉刺激电极6的人体不同部位连接所述用于采集人体不同部位在电刺激下的姿态数据的步态采集系统4的信号采集端。
所述手机或PC机2通过上位机软件建立Wi-Fi tcp/ip网络服务器及通讯端口，连接步态采集系统4中的各个步态测量单元与功能性肌肉电刺激器，并使用http网络连接物联网云端服务器1。手机或PC机2在接收到各步态测量单元的姿态信息后，计算各关节的时间相位参数，并发送至物联网云端服务器1。同时，对比标准步态时间相位曲线和患者的步态时间相位特征，发送肌肉活动调控指令至功能性神经肌肉电刺激器5。通过步态采集系统4监控功能性神经肌肉电刺激器5调控步态的结果，并对刺激调控指令加以修正。
所述的步态采集系统4包括有：用于检测使用者腰腹部姿态数据的腰腹部检测单元41、用于检测使用者左侧大腿姿态数据的左侧大腿检测单元42、用于检测使用者左侧小腿姿态数据的左侧小腿检测单元43、用于检测使用者左侧脚部姿态数据的左侧脚部检测单元44、用于检测使用者右侧大腿姿态数据的右侧大腿检测单元45、用于检测使用者右侧小腿姿态数据的右侧小腿检测单元46和用于检测使用者右侧脚部姿态数据的右侧脚部检测单元47。
所述的腰腹部检测单元41、左侧大腿检测单元42、左侧小腿检测单元43、左侧脚部检测单元44、右侧大腿检测单元45、右侧小腿检测单元46和右侧脚部检测单元47结构完全相同，均包括有：用于放置在带有表面肌肉刺激电极6的人体所对应的部位，采集人体该部位在电刺激下的姿态数据的多轴倾角加速度传感器401，本实施例中所述多轴倾角加速度传感器401可以采用型号为MPU9150或MPU6050或ADXL203的传感器。所述多轴倾角加速度传感器401的信号输出端连接采集侧Wi-Fi物联网模块(ESP32或者ESP8266或者CC3200)402，所述采集侧Wi-Fi物联网模块402依次通过无线路由器3和手机或PC机2连接物联网云端服务器1，将人体不同部位在电刺激下的姿态数据上传给物联网云端服务器1，所述的多轴倾角加速度传感器401和采集侧Wi-Fi物联网模块402的电源输入端依次通过采集侧稳压芯片403和采集侧开关404连接采集侧供电电池405，所述采集侧供电电池405的电源输入端连接采集侧充电接口406。
步态采集系统4采集由贴敷于患者各肢体部位上的表面肌肉刺激电极6刺激下各肢体的空间姿态，通过无线路由器建立的Wi-Fi无线socket网络，根据tcp/ip通讯协议，将相应肢体的空间姿态信息发送至正在运行的上位机软件的手机或PC机5。上位机软件处理肢体空间姿态信息计算不同关节活动的时间相位曲线特征，通过无线路由器3建立的Wi-Fi无线socket网络，根据tcp/ip通讯协议，发送相应的控制指令至功能性神经肌肉电刺激器5。同时，手机或PC机5通过http通讯协议，将数据发送往物联网云端服务器1存储以及进一步分析。患者及其家人和医师可远程登录物联网云端服务器1查看实时康复训练过程，以便于远程监护和针对调整康复训练方案。
所述的功能性神经肌肉电刺激器5包括有停车输入端通过无线路由器3连接所述刺激侧Wi-Fi物联网模块51，本实施例中所述刺激侧Wi-Fi物联网模块51可采用型号为ESP32或者ESP8266或者CC3200的模块。所述刺激侧Wi-Fi物联网模块51的信号输入端通过无线路由器3连接所述手机或PC机2的控制信号输出端，所述刺激侧Wi-Fi物联网模块51的输出端分别连接功率驱动芯片52和DAC芯片54，所述功率驱动芯片52的输出端通过H桥输出电路53连接恒流源电路55，所述DAC芯片54的输出端连接恒流源电路55，所述恒流源电路55的输出端连接所述的表面肌肉刺激电极6，所述刺激侧Wi-Fi物联网模块51的电源输入端依次通过刺激侧稳压芯片56和刺激侧开关57连接刺激侧供电电池59，所述功率驱动芯片52的电源输入端依次通过电源升压模块58和开关57连接刺激侧供电电池59，所述刺激侧供电电池59的电源输入端连接刺激侧充电接口510。
刺激侧Wi-Fi物联网模块51接收上位机控制指令，控制功率驱动芯片52和恒流源电路55，调整施加在用户目标肌肉7上的表面肌肉刺激电极6的刺激时相、刺激电流强度、频率和脉宽等参数。
所述的功能性神经肌肉电刺激器5通过刺激侧Wi-Fi物联网模块51提供的SDK开发嵌入式系统，实现控制指令接收和各芯片的工作状态。刺激侧供电电池59和刺激侧稳压芯片56为功能性神经肌肉电刺激器5内部的各芯片供电。电源升压模块58将3.3V的低电压升压至80V，满足刺激肌肉运动时所需的最大输出电压。功率驱动芯片52根据当前上位机指令选择刺激输出或者关断。恒流源电路55用于根据控制指令调节和稳定刺激输出电流强度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种基于步态识别的功能性肌肉电刺激助行装置，有物联网云端服务器(1)，其特征在于，所述的物联网云端服务器(1)分别无线连接n个步态康复系统，所述n个步态康复系统结构相同，均包括有手机或PC机(2)、无线路由器(3)、步态采集系统(4)和功能性神经肌肉电刺激器(5)，其中，所述手机或PC机(2)的信号输入端通过无线路由器(3)连接用于采集人体不同部位在电刺激下的姿态数据的步态采集系统(4)的信号输出端，所述手机或PC机(2)的控制信号输出端通过无线路由器(3)连接用于对人体进行电刺激的功能性神经肌肉电刺激器(5)的控制信号输入端，所述手机或PC机(2)的信号输出端还无线连接物联网云端服务器(1)，用于将步态采集系统(4)所采集到的人体不同部位在电刺激下的姿态数据上传给物联网云端服务器(1)，所述功能性神经肌肉电刺激器(5)的输出端连接分别放置在人体不同部位的目标肌肉(7)上的表面肌肉刺激电极(6)，放置有表面肌肉刺激电极(6)的人体不同部位连接所述用于采集人体不同部位在电刺激下的姿态数据的步态采集系统(4)的信号采集端。
2.根据权利要求1所述的一种基于步态识别的功能性肌肉电刺激助行装置，其特征在于，所述的步态采集系统(4)包括有：用于检测使用者腰腹部姿态数据的腰腹部检测单元(41)、用于检测使用者左侧大腿姿态数据的左侧大腿检测单元(42)、用于检测使用者左侧小腿姿态数据的左侧小腿检测单元(43)、用于检测使用者左侧脚部姿态数据的左侧脚部检测单元(44)、用于检测使用者右侧大腿姿态数据的右侧大腿检测单元(45)、用于检测使用者右侧小腿姿态数据的右侧小腿检测单元(46)和用于检测使用者右侧脚部姿态数据的右侧脚部检测单元(47)。
3.根据权利要求2所述的一种基于步态识别的功能性肌肉电刺激助行装置，其特征在于，所述的腰腹部检测单元(41)、左侧大腿检测单元(42)、左侧小腿检测单元(43)、左侧脚部检测单元(44)、右侧大腿检测单元(45)、右侧小腿检测单元(46)和右侧脚部检测单元(47)结构完全相同，均包括有：用于放置在带有表面肌肉刺激电极(6)的人体所对应的部位，采集人体该部位在电刺激下的姿态数据的多轴倾角加速度传感器(401)，所述多轴倾角加速度传感器(401)的信号输出端连接采集侧Wi-Fi物联网模块(402)，所述采集侧Wi-Fi物联网模块(402)依次通过无线路由器(3)和手机或PC机(2)连接物联网云端服务器(1)，将人体不同部位在电刺激下的姿态数据上传给物联网云端服务器(1)，所述的多轴倾角加速度传感器(401)和采集侧Wi-Fi物联网模块(402)的电源输入端依次通过采集侧稳压芯片(403)和采集侧开关(404)连接采集侧供电电池(405)，所述采集侧供电电池(405)的电源输入端连接采集侧充电接口(406)。
4.根据权利要求1所述的一种基于步态识别的功能性肌肉电刺激助行装置，其特征在于，所述的功能性神经肌肉电刺激器(5)包括有停车输入端通过无线路由器(3)连接所述刺激侧Wi-Fi物联网模块(51)，所述刺激侧Wi-Fi物联网模块(51)的信号输入端通过无线路由器(3)连接所述手机或PC机(2)的控制信号输出端，所述刺激侧Wi-Fi物联网模块(51)的输出端分别连接功率驱动芯片(52)和DAC芯片(54)，所述功率驱动芯片(52)的输出端通过H桥输出电路(53)连接恒流源电路(55)，所述DAC芯片(54)的输出端连接恒流源电路(55)，所述恒流源电路(55)的输出端连接所述的表面肌肉刺激电极(6)，所述刺激侧Wi-Fi物联网模块(51)的电源输入端依次通过刺激侧稳压芯片(56)和开关(57)连接刺激侧供电电池(59)，所述功率驱动芯片(52)的电源输入端依次通过电源升压模块(58)和开关(57)连接刺激侧供电电池(59)，所述刺激侧供电电池(59)的电源输入端连接刺激侧充电接口(510)。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108294580A (zh) * 2018-01-04 2018-07-20 佛山科学技术学院 一种手持筷子固定器
CN109260590A (zh) * 2017-07-17 2019-01-25 司承电子科技（上海）有限公司 一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统及方法
CN110415502A (zh) * 2019-05-21 2019-11-05 浙江工业大学 一种基于ESP32的光谱传感器模块驱动与WiFi传输装置及方法
CN110404164A (zh) * 2019-08-29 2019-11-05 苏州大学 脊髓闭环性电刺激系统
CN111375128A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 西安思博探声生物科技有限公司 一种基于功能性肌肉电刺激助行方法及装置
CN114177472A (zh) * 2021-11-30 2022-03-15 中国人民解放军总医院第四医学中心 一种应用于下肢假肢的植入式电刺激感知反馈系统
CN115590728A (zh) * 2022-10-17 2023-01-13 湖南大学（Cn） 一种基于步态智能识别的时空调节振动康复刺激器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202920822U (zh) * 2012-11-19 2013-05-08 岑利亚 电子神经假体步态矫正和助行系统
US8788049B2 (en) * 2006-05-01 2014-07-22 Bioness Neuromodulation Ltd. Functional electrical stimulation systems
CN104288909A (zh) * 2013-07-18 2015-01-21 袁囡囡 多感互动多模控制功能性电刺激系统
US20150265834A1 (en) * 2014-03-24 2015-09-24 Bioness Inc. Systems and apparatus for gait modulation and methods of use
CN105426696A (zh) * 2015-12-24 2016-03-23 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 一种多节点帕金森病症状定量评估系统和方法
CN105727443A (zh) * 2016-02-05 2016-07-06 福州大学 一种基于mems传感器的足下垂治疗方法
CN105769210A (zh) * 2016-05-09 2016-07-20 中科院合肥技术创新工程院 一种可穿戴式家居人体姿态检测物联终端

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8788049B2 (en) * 2006-05-01 2014-07-22 Bioness Neuromodulation Ltd. Functional electrical stimulation systems
CN202920822U (zh) * 2012-11-19 2013-05-08 岑利亚 电子神经假体步态矫正和助行系统
CN104288909A (zh) * 2013-07-18 2015-01-21 袁囡囡 多感互动多模控制功能性电刺激系统
US20150265834A1 (en) * 2014-03-24 2015-09-24 Bioness Inc. Systems and apparatus for gait modulation and methods of use
CN105426696A (zh) * 2015-12-24 2016-03-23 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 一种多节点帕金森病症状定量评估系统和方法
CN105727443A (zh) * 2016-02-05 2016-07-06 福州大学 一种基于mems传感器的足下垂治疗方法
CN105769210A (zh) * 2016-05-09 2016-07-20 中科院合肥技术创新工程院 一种可穿戴式家居人体姿态检测物联终端

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109260590A (zh) * 2017-07-17 2019-01-25 司承电子科技（上海）有限公司 一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统及方法
CN108294580A (zh) * 2018-01-04 2018-07-20 佛山科学技术学院 一种手持筷子固定器
CN111375128A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 西安思博探声生物科技有限公司 一种基于功能性肌肉电刺激助行方法及装置
CN111375128B (zh) * 2018-12-29 2024-01-23 西安思博探声生物科技有限公司 一种基于功能性肌肉电刺激助行方法及装置
CN110415502A (zh) * 2019-05-21 2019-11-05 浙江工业大学 一种基于ESP32的光谱传感器模块驱动与WiFi传输装置及方法
CN110404164A (zh) * 2019-08-29 2019-11-05 苏州大学 脊髓闭环性电刺激系统
CN110404164B (zh) * 2019-08-29 2020-12-22 苏州大学 脊髓闭环性电刺激系统
CN114177472A (zh) * 2021-11-30 2022-03-15 中国人民解放军总医院第四医学中心 一种应用于下肢假肢的植入式电刺激感知反馈系统
CN115590728A (zh) * 2022-10-17 2023-01-13 湖南大学（Cn） 一种基于步态智能识别的时空调节振动康复刺激器
CN115590728B (zh) * 2022-10-17 2024-01-30 湖南大学 一种基于步态智能识别的时空调节振动康复刺激器

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