CN217285822U - 一种手臂表面肌电探测刺激装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种手臂表面肌电探测刺激装置，其特征在于，包括大臂探测环(1)、小臂探测环(2)和刺激环(3)，所述大臂探测环(1)和所述小臂探测环(2)分别与两个所述刺激环(3)采用蓝牙通信连接；本实用新型还提供了一种手臂表面肌电探测刺激系统，其特征在于，包括：探测模块、动作识别模块和刺激模块。本实用新型根据提出的“肌电桥”思想和前期的研究基础上，对上肢的“肌电桥”系统进行可穿戴设计，具有防止肌肉萎缩、增强肌肉本体感受、增强神经可塑性等功能，且低功耗，易穿戴，使其更容易被病人使用和逐步走进家庭和社区。

Description

一种手臂表面肌电探测刺激装置及系统

技术领域

本发明涉及临床护理领域，具体设计一种手臂表面肌电探测刺激装置。瘫痪通常是由神经系统的损伤造成的，当信号在大脑和肌肉之间传递出现问题时，就会发生瘫痪。

背景技术

瘫痪是指身体一个或者多个肌肉群的肌肉功能丧失的一种疾病，在受瘫痪影响的身体部位常存在运动功能和感觉功能丧失的情况。脑卒中和脊髓损伤等原因造成的肢体瘫痪是影响人类身心健康的重大残障疾病，研究肢体瘫痪的康复和治疗方法有着重要的意义。

肢体瘫痪的治疗方法根据其致病原因和损伤恢复的不同时期存在着很大的差异和不同，正因为如此，肢体瘫痪的康复与治疗方法种类繁多：生物医学方法有神经干细胞移植、药物治疗或中医针灸按摩治疗等，工程技术方法有功能性电刺激、康复机器人和矫形器等。经过数十年的发展，由于功能性电刺激使用方便、不需要复杂的机械动力装置，且康复疗效显著，具有防止肌肉萎缩、增强肌肉本体感受、增强神经可塑性等功能，因而在临床上得到广泛应用。

人类的多种生活和创造性的活动都与上肢紧密相关，使用电刺激进行运动功能重建时，上肢相比于下肢由于不涉及身体负重等因素会相对来说容易实现，但是上肢有许多更加精细和自由度的运动功能重建需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于功能性电刺激的用于瘫痪肢体的运动功能重建的手臂表面肌电探测刺激装置，对健康肢体采集到的体表肌电信号进行实时动作识别，生成功能性电刺激电流作用于位于瘫痪肢体上对应位点的刺激电极，从而使得瘫痪肢体在健康肢体的带动下完成抓握、腕伸、腕屈和指伸四种康复训练动作，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种手臂表面肌电探测刺激装置，包括大臂探测环1、小臂探测环2和刺激环3，所述大臂探测环1和所述小臂探测环2分别与两个所述刺激环3采用蓝牙通信连接。

所述大臂探测环1包括大臂探测上盖11、大臂探测上环12、大臂探测下环13、大臂探测下盖14、大臂旋转扣15、大臂探测电极16、大臂张紧钢丝17和大臂电控装置18；所述大臂探测上环12上固定有若干所述大臂探测电极16、所述大臂电控装置18和所述大臂探测上盖11；所述大臂探测下环13上固定有若干所述大臂探测电极16、所述大臂旋转扣15和所述大臂探测下盖14；所述大臂探测上环12和所述大臂探测下环13之间通过所述大臂张紧钢丝17连结在一起。

所述小臂探测环2包括小臂探测上盖21、小臂探测上环22、小臂探测下环23、小臂探测下盖24、小臂旋转扣25、小臂探测电极26、小臂张紧钢丝27和小臂电控装置28；所述小臂探测上环22上固定有若干所述小臂探测电极26、所述小臂电控装置28和所述小臂探测上盖21；所述小臂探测下环23上固定有若干所述小臂探测电极26、所述小臂旋转扣25和所述小臂探测下盖24；所述小臂探测上环22和所述小臂探测下环23之间通过所述小臂张紧钢丝27连结在一起。

所述大臂探测电极16包括大臂电极片盖板161、大臂电极片电路板162和大臂电极片座163；大臂sEMG电极1621设有多个，安装于所述大臂电极片电路板162上；所述大臂电极片座163上设有大臂电极安装孔1631和多个大臂电极片座限位块1632；所述大臂电极片电路板162夹于所述大臂电极片盖板161和所述大臂电极片座163之间。

所述小臂探测电极26包括小臂电极片盖板261、小臂电极片电路板262和小臂电极片座263；小臂sEMG电极2621设有多个，安装于所述小臂电极片电路板262上；所述小臂电极片座263上设有小臂电极安装孔2631和多个小臂电极片座限位块2632；所述小臂电极片电路板262夹于所述小臂电极片盖板261和所述小臂电极片座263之间。

所述大臂探测上盖11包括大臂上盖扣销111；所述大臂探测上环12包括大臂电控盒 121、大臂上环探测电极安装座122、大臂上环钢丝引导孔123和大臂上环扣销孔124；所述大臂探测下环13包括大臂旋转扣座131、大臂下环探测电极安装座132、大臂下环钢丝引导孔133和大臂下环扣销孔134；所述大臂探测下盖14包括大臂下盖扣销141；所述大臂电控盒121内安装有所述大臂电控装置18，四周开设有线材和开关的孔位；所述大臂上环探测电极安装座122与所述大臂下环探测电极安装座132通过所述大臂电极安装孔1631 用轴安装所述大臂探测电极16；所述大臂上环钢丝引导孔123和所述大臂下环钢丝引导孔 133为设置在所述大臂探测上环12和所述大臂探测下环13表面的迂回相连的断续管道，其内部可穿过所述大臂张紧钢丝17；所述大臂探测上盖11通过所述大臂上盖扣销111固定于所述大臂探测上环12的所述大臂上环扣销孔124中；所述大臂探测下盖14通过所述大臂下盖扣销141固定于所述大臂探测下环13的所述大臂下环扣销孔134中；所述大臂旋转扣15安装于所述大臂旋转扣座131上。

所述小臂探测上盖21包括小臂上盖扣销211；所述小臂探测上环22包括小臂电控盒 221、小臂上环探测电极安装座222、小臂上环钢丝引导孔223和小臂上环扣销孔224；所述小臂探测下环23包括小臂旋转扣座231、小臂下环探测电极安装座232、小臂下环钢丝引导孔233和小臂下环扣销孔234；所述小臂探测下盖24包括小臂下盖扣销241；所述小臂电控盒221内安装有所述小臂电控装置28，四周开设有线材和开关的孔位；所述小臂上环探测电极安装座222与所述小臂下环探测电极安装座232通过所述小臂电极安装孔2631 用轴安装所述小臂探测电极26；所述小臂上环钢丝引导孔223和所述小臂下环钢丝引导孔 233为设置在所述小臂探测上环22和所述小臂探测下环23表面的迂回相连的断续管道，其内部可穿过所述小臂张紧钢丝27；所述小臂探测上盖21通过所述小臂上盖扣销211固定于所述小臂探测上环22的所述小臂上环扣销孔224中；所述小臂探测下盖24通过所述小臂下盖扣销241固定于所述小臂探测下环23的所述小臂下环扣销孔234中；所述小臂旋转扣25安装于所述小臂旋转扣座232上。

所述刺激环3包括刺激上盖31、刺激上环32、刺激下环33、刺激下盖34、旋转扣35、刺激电极36、刺激张紧钢丝37和刺激电控板38；所述刺激上环32上固定有若干所述刺激电极36、所述刺激电控板38和所述刺激上盖31；所述刺激下环33上固定有若干所述刺激电极36、所述旋转扣35和所述刺激下盖34；所述刺激上环32和所述刺激下环33之间通过所述刺激张紧钢丝37连结在一起。

所述刺激电极36包括刺激电极贴片361、刺激电极电路板362和刺激电极片座363；连接纽扣座3621安装于所述刺激电极电路板362上；所述电极贴片361正面为有粘性的凝胶材质，背面设置有连接纽扣3611；所述刺激电极片座363上设有刺激电极安装孔3631；所述刺激电极贴片361通过所述连接纽扣3611和所述连接纽扣座3621与所述刺激电极电路板362连接。

所述刺激上盖31包括透明材质的透视窗311、刺激上盖扣销312和刺激上盖开关盖313，所述刺激上盖31内安装有所述刺激电控板38，四周开设有接口的孔位；所述刺激上环32包括刺激上环电极安装座321、刺激上环扣销孔322和刺激上环钢丝引导孔323；所述刺激下环33包括刺激旋转扣座331、刺激下环扣销孔332、刺激下环钢丝引导孔333和刺激下环电极安装座334；所述刺激下盖34包括刺激下盖扣销341；所述刺激上环电极安装座321与所述刺激下环电极安装座334通过所述刺激电极安装孔3631用轴安装所述刺激电极36；所述刺激上环钢丝引导孔323和所述刺激下环钢丝引导孔333为设置在所述刺激上环32和所述刺激下环33表面的迂回相连的断续管道，其内部可穿过所述刺激张紧钢丝37；所述刺激上盖31通过所述刺激上盖扣销312固定于所述刺激上环32的所述刺激上环扣销孔322中；所述刺激下盖34通过所述刺激下盖扣销341固定于所述刺激下环33的所述刺激下环扣销孔332中；所述旋转扣35安装于所述刺激旋转扣座331上。

所述旋转扣35包括装饰环351、旋转上盖352和旋转内芯353；所述旋转内芯353安装在所述刺激旋转扣座331内部，所述所述旋转上盖352内部侧齿与所述旋转内芯353侧齿相啮合，所述装饰环351扣在所述旋转上盖352外部。

一种手臂表面肌电探测刺激系统，包括：探测模块、动作识别模块和刺激模块；探测模块包括探测电极、分压偏置电路、前置仪表放大电路、右腿驱动电路、滤波电路和主放大电路6部分：探测电极为长度10mm、宽度4mm、厚度2mm的纯度为99.9％的银电极；前置仪表放大电路型号为TI公司的INA826仪表放大器；滤波电路使用使用巴特沃斯滤波器和Sallen-Key拓扑，运放型号为ADI公司的AD8609低功耗精密运放；动作识别模块包括电源管理电路、锂电池充电电路、微处理器控制电路和蓝牙通信电路4部分：电源管理电路的核心芯片为TPS73633，与探测模块共用3.7V锂电池作为供电；锂电池充电电路使用德州仪器公司的BQ24040充电芯片；微处理器控制电路的核心芯片为基于Cortex^TM M4 内核的STM32F407VGT6芯片；蓝牙通信电路使用有人物联网技术有限公司的 USR-BLE101蓝牙串口透传模块；刺激模块包括电源管理电路、蓝牙通信电路、控制电路、压控恒流驱动和双相多路复用电路5部分：电源管理电路使用一个商用开关电源12V转± 60V的DC-DC电源模块HF5-12D60来隔离输出±60V，为电流镜和高压开关供电输出刺激；先使用低压差线性稳压器SPX5205M5-L-5-0将12V稳压到+5V，然后使用电荷泵 TPS60400将+5V转为－5V，由此产生±5V为运放供电；使用低压差线性稳压器 SPX3819M5-L-3-3/TR将12V稳压到3.3V为MCU和蓝牙供电；控制电路的核心芯片使用基于ARM Cortex^TM-M3内核的MCU STM32F103RET6；蓝牙通信电路使用有人物联网技术有限公司的USR-BLE101蓝牙串口透传模块；压控恒流驱动电路使用的互补型晶体管分别是PNP管MMBTA92LT1G和NPN管MMBTA42LT1G，使用集成两个低功耗运放的芯片TLC2252来作为跟随器；双向多路复用电路的16个开关选用低电荷注入、16通道、高压模拟开关的集成芯片MAX14803。

本发明有益效果是：根据提出的“肌电桥”思想和前期的研究基础上，对上肢的四通道“肌电桥”系统进行可穿戴设计，低功耗，易穿戴，使其更容易被病人使用和逐步走进家庭和社区。

附图说明

图1为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的探测装置示意图；

图2为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的探测装置爆炸示意图之一；

图3为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的探测装置爆炸示意图之二；

图4为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的探测电极示意图；

图5为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的探测电极爆炸示意图；

图6为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的刺激装置示意图；

图7为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的刺激装置爆炸示意图；

图8为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的刺激电极示意图；

图9为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的刺激电极爆炸示意图；

图10为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的大臂探测上盖示意图；

图11为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的大臂探测上环示意图；

图12为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的大臂探测下环示意图；

图13为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的大臂探测下盖示意图；

图14为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的刺激上盖示意图；

图15为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的刺激上环示意图；

图16为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的刺激下环示意图；

图17为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的刺激下盖示意图；

图18为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的旋转扣示意图；

图19为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的旋转扣爆炸示意图；

图20为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的人体佩戴示意图；

图21为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的探测模块与动作识别模块的流程设计图；

图22为本发明手臂表面肌电探测刺激装置的刺激模块的流程设计图；

图中：1、大臂探测环；11、大臂探测上盖；111、大臂上盖扣销；12、大臂探测上环；121、大臂电控盒；122、大臂上环探测电极安装座；123、大臂上环钢丝引导孔；124、大臂上环扣销孔；13、大臂探测下环；131、大臂旋转扣座；132、大臂下环探测电极安装座； 133、大臂下环钢丝引导孔；134、大臂下环扣销孔；14、大臂探测下盖；141、大臂下盖扣销；15、大臂旋转扣；16、大臂探测电极；161、大臂电极片盖板；162、大臂电极片电路板；1621、大臂sEMG电极；163、大臂电极片座；1631、大臂电极安装孔；1632、大臂电极片座限位块；17、大臂张紧钢丝；18、大臂电控装置；2、小臂探测环；21、小臂探测上盖；211、小臂上盖扣销；22、小臂探测上环；221、小臂电控盒；222、小臂上环探测电极安装座；223、小臂上环钢丝引导孔；224、小臂上环扣销孔；23、小臂探测下环； 231、小臂旋转扣座；232、小臂下环探测电极安装座；233、小臂下环钢丝引导孔；234、小臂下环扣销孔；24小臂探测下盖；241、小臂下盖扣销；25、小臂旋转扣；26、小臂探测电极；261、小臂电极片盖板；262、小臂电极片电路板；2621、小臂sEMG电极；263、小臂电极片座；2631、小臂电极安装孔；2632、小臂电极片座限位块；27、小臂张紧钢丝； 28、小臂电控装置；3、刺激环；31、刺激上盖；311、透视窗；312、刺激上盖扣销；313、刺激上盖开关盖；32、刺激上环；321、刺激上环电极安装座；322、刺激上环扣销孔；323、刺激上环钢丝引导孔；33、刺激下环；331、刺激旋转扣座；332、刺激下环扣销孔；333、刺激下环钢丝引导孔；334、刺激下环电极安装座；34、刺激下盖；341、刺激下盖扣销； 35、旋转扣；351、装饰环；352、旋转上盖；353、旋转内芯；36、刺激电极；361、刺激电极贴片；3611、连接纽扣；362、刺激电极电路板；3621、连接纽扣座；363、刺激电极片座；3631、刺激电极安装孔；37、刺激张紧钢丝；38、刺激电控板；

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1和图6所示，一种手臂表面肌电探测刺激装置，包括大臂探测环1、小臂探测环2和刺激环3，所述大臂探测环1和所述小臂探测环2分别与两个所述刺激环3采用蓝牙通信连接。

如图2和图3所示，所述大臂探测环1包括大臂探测上盖11、大臂探测上环12、大臂探测下环13、大臂探测下盖14、大臂旋转扣15、大臂探测电极16、大臂张紧钢丝17 和大臂电控装置18；所述大臂探测上环12上固定有若干所述大臂探测电极16、所述大臂电控装置18和所述大臂探测上盖11；所述大臂探测下环13上固定有若干所述大臂探测电极16、所述大臂旋转扣15和所述大臂探测下盖14；所述大臂探测上环12和所述大臂探测下环13之间通过所述大臂张紧钢丝17连结在一起。

如图2和图3所示，所述小臂探测环2包括小臂探测上盖21、小臂探测上环22、小臂探测下环23、小臂探测下盖24、小臂旋转扣25、小臂探测电极26、小臂张紧钢丝27 和小臂电控装置28；所述小臂探测上环22上固定有若干所述小臂探测电极26、所述小臂电控装置28和所述小臂探测上盖21；所述小臂探测下环23上固定有若干所述小臂探测电极26、所述小臂旋转扣25和所述小臂探测下盖24；所述小臂探测上环22和所述小臂探测下环23之间通过所述小臂张紧钢丝27连结在一起。

如图4和图5所示，所述大臂探测电极16包括大臂电极片盖板161、大臂电极片电路板162和大臂电极片座163；大臂sEMG电极1621设有多个，安装于所述大臂电极片电路板162上；所述大臂电极片座163上设有大臂电极安装孔1631和多个大臂电极片座限位块1632；所述大臂电极片电路板162夹于所述大臂电极片盖板161和所述大臂电极片座 163之间。

如图4和图5所示，所述小臂探测电极26包括小臂电极片盖板261、小臂电极片电路板262和小臂电极片座263；小臂sEMG电极2621设有多个，安装于所述小臂电极片电路板262上；所述小臂电极片座263上设有小臂电极安装孔2631和多个小臂电极片座限位块2632；所述小臂电极片电路板262夹于所述小臂电极片盖板261和所述小臂电极片座 263之间。

如图10-图13所示，所述大臂探测上盖11包括大臂上盖扣销111；所述大臂探测上环12包括大臂电控盒121、大臂上环探测电极安装座122、大臂上环钢丝引导孔123和大臂上环扣销孔124；所述大臂探测下环13包括大臂旋转扣座131、大臂下环探测电极安装座132、大臂下环钢丝引导孔133和大臂下环扣销孔134；所述大臂探测下盖14包括大臂下盖扣销141；所述大臂电控盒121内安装有所述大臂电控装置18，四周开设有线材和开关的孔位；所述大臂上环探测电极安装座122与所述大臂下环探测电极安装座132通过所述大臂电极安装孔1631用轴安装所述大臂探测电极16；所述大臂上环钢丝引导孔123和所述大臂下环钢丝引导孔133为设置在所述大臂探测上环12和所述大臂探测下环13表面的迂回相连的断续管道，其内部可穿过所述大臂张紧钢丝17；所述大臂探测上盖11通过所述大臂上盖扣销111固定于所述大臂探测上环12的所述大臂上环扣销孔124中；所述大臂探测下盖14通过所述大臂下盖扣销141固定于所述大臂探测下环13的所述大臂下环扣销孔134中；所述大臂旋转扣15安装于所述大臂旋转扣座131上。

如图10-图13所示，所述小臂探测上盖21包括小臂上盖扣销211；所述小臂探测上环22包括小臂电控盒221、小臂上环探测电极安装座222、小臂上环钢丝引导孔223和小臂上环扣销孔224；所述小臂探测下环23包括小臂旋转扣座231、小臂下环探测电极安装座232、小臂下环钢丝引导孔233和小臂下环扣销孔234；所述小臂探测下盖24包括小臂下盖扣销241；所述小臂电控盒221内安装有所述小臂电控装置28，四周开设有线材和开关的孔位；所述小臂上环探测电极安装座222与所述小臂下环探测电极安装座232通过所述小臂电极安装孔2631用轴安装所述小臂探测电极26；所述小臂上环钢丝引导孔223和所述小臂下环钢丝引导孔233为设置在所述小臂探测上环22和所述小臂探测下环23表面的迂回相连的断续管道，其内部可穿过所述小臂张紧钢丝27；所述小臂探测上盖21通过所述小臂上盖扣销211固定于所述小臂探测上环22的所述小臂上环扣销孔224中；所述小臂探测下盖24通过所述小臂下盖扣销241固定于所述小臂探测下环23的所述小臂下环扣销孔234中；所述小臂旋转扣25安装于所述小臂旋转扣座232上。

如图6和图7所示，所述刺激环3包括刺激上盖31、刺激上环32、刺激下环33、刺激下盖34、旋转扣35、刺激电极36、刺激张紧钢丝37和刺激电控板38；所述刺激上环 32上固定有若干所述刺激电极36、所述刺激电控板38和所述刺激上盖31；所述刺激下环 33上固定有若干所述刺激电极36、所述旋转扣35和所述刺激下盖34；所述刺激上环32 和所述刺激下环33之间通过所述刺激张紧钢丝37连结在一起。

如图8和图9所示，所述刺激电极36包括刺激电极贴片361、刺激电极电路板362和刺激电极片座363；连接纽扣座3621安装于所述刺激电极电路板362上；所述电极贴片 361正面为有粘性的凝胶材质，背面设置有连接纽扣3611；所述刺激电极片座363上设有刺激电极安装孔3631；所述刺激电极贴片361通过所述连接纽扣3611和所述连接纽扣座 3621与所述刺激电极电路板362连接。

如图14-图17所示，所述刺激上盖31包括透明材质的透视窗311、刺激上盖扣销312和刺激上盖开关盖313，所述刺激上盖31内安装有所述刺激电控板38，四周开设有接口的孔位；所述刺激上环32包括刺激上环电极安装座321、刺激上环扣销孔322和刺激上环钢丝引导孔323；所述刺激下环33包括刺激旋转扣座331、刺激下环扣销孔332、刺激下环钢丝引导孔333和刺激下环电极安装座334；所述刺激下盖34包括刺激下盖扣销341；所述刺激上环电极安装座321与所述刺激下环电极安装座334通过所述刺激电极安装孔 3631用轴安装所述刺激电极36；所述刺激上环钢丝引导孔323和所述刺激下环钢丝引导孔333为设置在所述刺激上环32和所述刺激下环33表面的迂回相连的断续管道，其内部可穿过所述刺激张紧钢丝37；所述刺激上盖31通过所述刺激上盖扣销312固定于所述刺激上环32的所述刺激上环扣销孔322中；所述刺激下盖34通过所述刺激下盖扣销341固定于所述刺激下环33的所述刺激下环扣销孔332中；所述旋转扣35安装于所述刺激旋转扣座331上。

如图18和图19所示，所述旋转扣35包括装饰环351、旋转上盖352和旋转内芯353；所述旋转内芯353安装在所述刺激旋转扣座331内部，所述所述旋转上盖352内部侧齿与所述旋转内芯353侧齿相啮合，所述装饰环351扣在所述旋转上盖352外部。

一种手臂表面肌电探测刺激系统，包括：探测模块、动作识别模块和刺激模块；探测模块包括探测电极、分压偏置电路、前置仪表放大电路、右腿驱动电路、滤波电路和主放大电路6部分：探测电极为长度10mm、宽度4mm、厚度2mm的纯度为99.9％的银电极；前置仪表放大电路型号为TI公司的INA826仪表放大器；滤波电路使用使用巴特沃斯滤波器和Sallen-Key拓扑，运放型号为ADI公司的AD8609低功耗精密运放；动作识别模块包括电源管理电路、锂电池充电电路、微处理器控制电路和蓝牙通信电路4部分：电源管理电路的核心芯片为TPS73633，与探测模块共用3.7V锂电池作为供电；锂电池充电电路使用德州仪器公司的BQ24040充电芯片；微处理器控制电路的核心芯片为基于Cortex^TM M4 内核的STM32F407VGT6芯片；蓝牙通信电路使用有人物联网技术有限公司的 USR-BLE101蓝牙串口透传模块；刺激模块包括电源管理电路、蓝牙通信电路、控制电路、压控恒流驱动和双相多路复用电路5部分：电源管理电路使用一个商用开关电源12V转±60V的DC-DC电源模块HF5-12D60来隔离输出±60V，为电流镜和高压开关供电输出刺激；先使用低压差线性稳压器SPX5205M5-L-5-0将12V稳压到+5V，然后使用电荷泵 TPS60400将+5V转为－5V，由此产生±5V为运放供电；使用低压差线性稳压器 SPX3819M5-L-3-3/TR将12V稳压到3.3V为MCU和蓝牙供电；控制电路的核心芯片使用基于ARM Cortex^TM-M3内核的MCU STM32F103RET6；蓝牙通信电路使用有人物联网技术有限公司的USR-BLE101蓝牙串口透传模块；压控恒流驱动电路使用的互补型晶体管分别是PNP管MMBTA92LT1G和NPN管MMBTA42LT1G，使用集成两个低功耗运放的芯片TLC2252来作为跟随器；双向多路复用电路的16个开关选用低电荷注入、16通道、高压模拟开关的集成芯片MAX14803。

使用时，松开大臂旋转扣15和小臂旋转扣25，将大臂探测环1和小臂探测环2佩戴至控制者手臂上，旋紧大臂旋转扣15和小臂旋转扣25；松开旋转扣35，将两件刺激环3 佩戴至受控者手臂上，旋紧旋转扣35；打开大臂探测环1、小臂探测环2和刺激环3的开关，待两者之间的蓝牙分别配对成功后，由控制者手臂做出抓握、腕屈、腕伸和五指伸的动作，探测模块将收到的信号传输给动作识别模块，动作识别模块识别出动作后生成刺激参数，通过蓝牙传输到刺激模块，刺激模块根据刺激参数商城刺激波形。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明新型精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (11)

1.一种手臂表面肌电探测刺激装置，其特征在于，包括大臂探测环(1)、小臂探测环(2)和刺激环(3)，所述大臂探测环(1)和所述小臂探测环(2)分别与两个所述刺激环(3)采用蓝牙通信连接；所述大臂探测环(1)包括大臂探测上盖(11)、大臂探测上环(12)、大臂探测下环(13)、大臂探测下盖(14)、大臂旋转扣(15)、大臂探测电极(16)、大臂张紧钢丝(17)和大臂电控装置(18)；所述大臂探测上环(12)上固定有若干所述大臂探测电极(16)、所述大臂电控装置(18)和所述大臂探测上盖(11)；所述大臂探测下环(13)上固定有若干所述大臂探测电极(16)、所述大臂旋转扣(15)和所述大臂探测下盖(14)；所述大臂探测上环(12)和所述大臂探测下环(13)之间通过所述大臂张紧钢丝(17)连结在一起。

2.根据权利要求1所述的手臂表面肌电探测刺激装置，其特征在于：所述小臂探测环(2)包括小臂探测上盖(21)、小臂探测上环(22)、小臂探测下环(23)、小臂探测下盖(24)、小臂旋转扣(25)、小臂探测电极(26)、小臂张紧钢丝(27)和小臂电控装置(28)；所述小臂探测上环(22)上固定有若干所述小臂探测电极(26)、所述小臂电控装置(28)和所述小臂探测上盖(21)；所述小臂探测下环(23)上固定有若干所述小臂探测电极(26)、所述小臂旋转扣(25)和所述小臂探测下盖(24)；所述小臂探测上环(22)和所述小臂探测下环(23)之间通过所述小臂张紧钢丝(27)连结在一起。

3.根据权利要求1所述的手臂表面肌电探测刺激装置，其特征在于：所述大臂探测电极(16)包括大臂电极片盖板(161)、大臂电极片电路板(162)和大臂电极片座(163)；大臂sEMG电极(1621)设有多个，安装于所述大臂电极片电路板(162)上；所述大臂电极片座(163)上设有大臂电极安装孔(1631)和多个大臂电极片座限位块(1632)；所述大臂电极片电路板(162)夹于所述大臂电极片盖板(161)和所述大臂电极片座(163)之间。

4.根据权利要求2所述的手臂表面肌电探测刺激装置，其特征在于：所述小臂探测电极(26)包括小臂电极片盖板(261)、小臂电极片电路板(262)和小臂电极片座(263)；小臂sEMG电极(2621)设有多个，安装于所述小臂电极片电路板(262)上；所述小臂电极片座(263)上设有小臂电极安装孔(2631)和多个小臂电极片座限位块(2632)；所述小臂电极片电路板(262)夹于所述小臂电极片盖板(261)和所述小臂电极片座(263)之间。

5.根据权利要求3所述的手臂表面肌电探测刺激装置，其特征在于：所述大臂探测上盖(11)包括大臂上盖扣销(111)；所述大臂探测上环(12)包括大臂电控盒(121)、大臂上环探测电极安装座(122)、大臂上环钢丝引导孔(123)和大臂上环扣销孔(124)；所述大臂探测下环(13)包括大臂旋转扣座(131)、大臂下环探测电极安装座(132)、大臂下环钢丝引导孔(133)和大臂下环扣销孔(134)；所述大臂探测下盖(14)包括大臂下盖扣销(141)；所述大臂电控盒(121)内安装有所述大臂电控装置(18)，四周开设有线材和开关的孔位；所述大臂上环探测电极安装座(122)与所述大臂下环探测电极安装座(132)通过所述大臂电极安装孔(1631)用轴安装所述大臂探测电极(16)；所述大臂上环钢丝引导孔(123)和所述大臂下环钢丝引导孔(133)为设置在所述大臂探测上环(12)和所述大臂探测下环(13)表面的迂回相连的断续管道，其内部可穿过所述大臂张紧钢丝(17)；所述大臂探测上盖(11)通过所述大臂上盖扣销(111)固定于所述大臂探测上环(12)的所述大臂上环扣销孔(124)中；所述大臂探测下盖(14)通过所述大臂下盖扣销(141)固定于所述大臂探测下环(13)的所述大臂下环扣销孔(134)中；所述大臂旋转扣(15)安装于所述大臂旋转扣座(131)上。

6.根据权利要求2所述的手臂表面肌电探测刺激装置，其特征在于：所述小臂探测上盖(21)包括小臂上盖扣销(211)；所述小臂探测上环(22)包括小臂电控盒(221)、小臂上环探测电极安装座(222)、小臂上环钢丝引导孔(223)和小臂上环扣销孔(224)；所述小臂探测下环(23)包括小臂旋转扣座(231)、小臂下环探测电极安装座(232)、小臂下环钢丝引导孔(233)和小臂下环扣销孔(234)；所述小臂探测下盖(24)包括小臂下盖扣销(241)；所述小臂电控盒(221)内安装有所述小臂电控装置(28)，四周开设有线材和开关的孔位；所述小臂上环探测电极安装座(222)与所述小臂下环探测电极安装座(232)通过小臂电极安装孔(2631)用轴安装所述小臂探测电极(26)；所述小臂上环钢丝引导孔(223)和所述小臂下环钢丝引导孔(233)为设置在所述小臂探测上环(22)和所述小臂探测下环(23)表面的迂回相连的断续管道，其内部可穿过所述小臂张紧钢丝(27)；所述小臂探测上盖(21)通过所述小臂上盖扣销(211)固定于所述小臂探测上环(22)的所述小臂上环扣销孔(224)中；所述小臂探测下盖(24)通过所述小臂下盖扣销(241)固定于所述小臂探测下环(23)的所述小臂下环扣销孔(234)中；所述小臂旋转扣(25)安装于所述小臂旋转扣座(231)上。

7.根据权利要求1所述的手臂表面肌电探测刺激装置，其特征在于：所述刺激环(3)包括刺激上盖(31)、刺激上环(32)、刺激下环(33)、刺激下盖(34)、旋转扣(35)、刺激电极(36)、刺激张紧钢丝(37)和刺激电控板(38)；所述刺激上环(32)上固定有若干所述刺激电极(36)、所述刺激电控板(38)和所述刺激上盖(31)；所述刺激下环(33)上固定有若干所述刺激电极(36)、所述旋转扣(35)和所述刺激下盖(34)；所述刺激上环(32)和所述刺激下环(33)之间通过所述刺激张紧钢丝(37)连结在一起。

8.根据权利要求7所述的手臂表面肌电探测刺激装置，其特征在于：所述刺激电极(36)包括刺激电极贴片(361)、刺激电极电路板(362)和刺激电极片座(363)；连接纽扣座(3621)安装于所述刺激电极电路板(362)上；所述电极贴片(361)正面为有粘性的凝胶材质，背面设置有连接纽扣(3611)；所述刺激电极片座(363)上设有刺激电极安装孔(3631)；所述刺激电极贴片(361)通过所述连接纽扣(3611)和所述连接纽扣座(3621)与所述刺激电极电路板(362)连接。

9.根据权利要求7所述的手臂表面肌电探测刺激装置，其特征在于：所述刺激上盖(31)包括透明材质的透视窗(311)、刺激上盖扣销(312)和刺激上盖开关盖(313)，所述刺激上盖(31)内安装有所述刺激电控板(38)，四周开设有接口的孔位；所述刺激上环(32)包括刺激上环电极安装座(321)、刺激上环扣销孔(322)和刺激上环钢丝引导孔(323)；所述刺激下环(33)包括刺激旋转扣座(331)、刺激下环扣销孔(332)、刺激下环钢丝引导孔(333)和刺激下环电极安装座(334)；所述刺激下盖(34)包括刺激下盖扣销(341)；所述刺激上环电极安装座(321)与所述刺激下环电极安装座(334) 通过刺激电极安装孔(3631)用轴安装所述刺激电极(36)；所述刺激上环钢丝引导孔(323)和所述刺激下环钢丝引导孔(333)为设置在所述刺激上环(32)和所述刺激下环(33)表面的迂回相连的断续管道，其内部可穿过所述刺激张紧钢丝(37)；所述刺激上盖(31)通过所述刺激上盖扣销(312)固定于所述刺激上环(32)的所述刺激上环扣销孔(322)中；所述刺激下盖(34)通过所述刺激下盖扣销(341)固定于所述刺激下环(33)的所述刺激下环扣销孔(332)中；所述旋转扣(35)安装于所述刺激旋转扣座(331)上。

10.根据权利要求9所述的手臂表面肌电探测刺激装置，其特征在于：所述旋转扣(35)包括装饰环(351)、旋转上盖(352)和旋转内芯(353)；所述旋转内芯(353)安装在所述刺激旋转扣座(331)内部，所述旋转上盖(352)内部侧齿与所述旋转内芯(353)侧齿相啮合，所述装饰环(351)扣在所述旋转上盖(352)外部。

11.一种手臂表面肌电探测刺激系统，其特征在于，包括：探测模块、动作识别模块和刺激模块；探测模块包括探测电极、分压偏置电路、前置仪表放大电路、右腿驱动电路、滤波电路和主放大电路6部分：探测电极为长度10mm、宽度4mm、厚度2mm的纯度为99.9％的银电极；前置仪表放大电路型号为INA826仪表放大器；滤波电路使用使用巴特沃斯滤波器和Sallen-Key拓扑，运放型号为AD8609低功耗精密运放；动作识别模块包括电源管理电路、锂电池充电电路、微处理器控制电路和蓝牙通信电路4部分：电源管理电路的核心芯片为TPS73633，与探测模块共用3.7V锂电池作为供电；锂电池充电电路使用BQ24040充电芯片；微处理器控制电路的核心芯片为STM32F407VGT6芯片；蓝牙通信电路使用USR-BLE101蓝牙串口透传模块；刺激模块包括电源管理电路、蓝牙通信电路、控制电路、压控恒流驱动和双相多路复用电路5部分：电源管理电路使用一个商用开关电源12V转±60V的DC-DC电源模块HF5-12D60来隔离输出±60V，为电流镜和高压开关供电输出刺激；先使用低压差线性稳压器SPX5205M5-L-5-0将12V稳压到+5V，然后使用电荷泵TPS60400将+5V转为－5V，由此产生±5V为运放供电；使用低压差线性稳压器SPX3819M5-L-3-3/TR将12V稳压到3.3V为MCU和蓝牙供电；控制电路的核心芯片使用MCU STM32F103RET6；蓝牙通信电路使用有人物联网技术有限公司的USR-BLE101蓝牙串口透传模块；压控恒流驱动电路使用的互补型晶体管分别是PNP管MMBTA92LT1G和NPN管MMBTA42LT1G，使用集成两个低功耗运放的芯片TLC2252来作为跟随器；双向多路复用电路的16个开关选用低电荷注入、16通道、高压模拟开关的集成芯片MAX14803。

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