浙江工业大学蔡世波获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江工业大学申请的专利一种基于多模融合反馈的足下垂电刺激系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119733170B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411681848.5,技术领域涉及:A61N1/36;该发明授权一种基于多模融合反馈的足下垂电刺激系统及方法是由蔡世波;俞龙杰;都明宇;黎小玲设计研发完成,并于2024-11-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于多模融合反馈的足下垂电刺激系统及方法在说明书摘要公布了:一种基于多模融合反馈的足下垂电刺激系统,包括惯性测量单元、肌电信息采集模块、近红外肌氧采集模块、电刺激强度调整模块、电刺激频率调整模块和功能性电刺激模块,惯性测量单元和肌电信息采集模块与电刺激强度调整模块的输入侧连接,电刺激强度调整模块的输出侧与功能性电刺激模块的输入侧连接,近红外肌氧采集模块与电刺激频率调整模块连接,电刺激频率调整模块与功能性电刺激模块的输入侧连接,功能性电刺激模块的输出侧为用于刺激患者的工作端。以及提供过一种基于多模融合反馈的足下垂电刺激方法。本发明提升了神经‑肌肉‑肢体多源信息反馈与功能性电刺激辅助康复训练的匹配效果,实现了更优足下垂康复训练反馈效果。
本发明授权一种基于多模融合反馈的足下垂电刺激系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种基于多模融合反馈的足下垂电刺激系统,其特征在于,所述系统包括惯性测量单元、肌电信息采集模块、近红外肌氧采集模块、电刺激强度调整模块、电刺激频率调整模块和功能性电刺激模块,所述惯性测量单元和肌电信息采集模块与电刺激强度调整模块的输入侧连接,所述电刺激强度调整模块的输出侧与功能性电刺激模块的输入侧连接,所述近红外肌氧采集模块与电刺激频率调整模块连接,所述电刺激频率调整模块与功能性电刺激模块的输入侧连接,所述功能性电刺激模块的输出侧为用于刺激患者的工作端; 所述电刺激强度调整模块包括预训练模型、电刺激强度调节模型和控制器,在预训练模型中,患侧踝关节期望角度曲线将作为基于患侧踝关节角度的电刺激强度模型、基于患侧踝关节角度的肌肉激活状态模型以及基于患侧踝关节自主肌力的电刺激强度修正模型的输入,分别得到期望电刺激强度IE、期望患侧肌肉激活状态和自主肌力—电刺激强度IH;肌肉激活状态模型用于将反馈的表面肌电信号进行计算分析,得到患侧实际肌肉激活状态;基于患侧肌肉激活状态的电刺激强度模型将用于肌肉激活状态反馈,得到修正电刺激强度IA,电刺激强度调节模型将期望电刺激强度、修正电刺激强度、自主肌力—电刺激强度进行计算分析,得到电刺激强度需求值IF;控制器利用控制算法来精细调控电刺激强度需求值,得到电刺激强度输出值Io; 基于患侧踝关节角度的电刺激强度模型,用于找到患者个性化的踝关节角度与电刺激强度的关系,其按如下方式建立: 1.1,通过预实验获取多组电刺激强度数据和多组患侧踝关节角度,对多组惯性测量单元加速度和角速度的信号进行预处理,得到多组患侧踝关节角度; 1.2,建立基于患侧踝关节角度的电刺激强度模型,使用多项式回归模型对多组患侧踝关节角度和多组电刺激强度数据进行非线性拟合,采用二阶多项式回归模型进行拟合,其模型表示为: ; 其中,IE为期望电刺激强度,为患侧踝关节角度;、b和c为模型的参数,需要通过数据拟合来确定; 基于患侧踝关节角度的肌肉激活状态模型,用于检测在康复训练过程中胫骨前肌的肌肉激活状态是否达到要求,以此来修正电刺激强度;其根据基于患侧肌肉激活状态的电刺激强度模型和基于患侧踝关节角度的电刺激强度模型建立,表示为: ; 其中为基于患侧肌肉激活状态的电刺激强度模型; 基于患侧踝关节自主肌力的电刺激强度修正模型,用于表征在患侧踝关节期望角度曲线对应的每一时刻,患者胫骨前肌自主肌力的大小,以此来修正电刺激强度,其按如下方式建立: 2.1,获取患侧正常行走时踝关节角度曲线和表面肌电信号,对患侧两个惯性测量单元记录的加速度和角速度数据以及患侧胫骨前肌表面肌电信号进行数据预处理,得到患侧正常行走时踝关节角度曲线和胫骨前肌的表面肌电信号; 2.2,根据肌肉激活状态模型计算肌肉激活状态,与建立基于患侧肌肉激活状态的电刺激强度模型时相同的计算方式计算患侧正常行走时胫骨前肌的表面肌电信号的肌肉激活状态; 2.3,计算自主肌力-电刺激强度,将2.2计算得到的肌肉激活状态作为基于患侧肌肉激活状态的电刺激强度模型的输入,得到每一个患侧踝关节期望角度对应的自主肌力-电刺激强度; 2.4,根据2.3得到的每一个患侧踝关节期望角度对应的自主肌力-电刺激强度,得到基于患侧踝关节自主肌力的电刺激强度修正模型; 期望电刺激强度IE、修正电刺激强度IA和自主肌力—电刺激强度IH输入到电刺激强度调节模型,得到电刺激强度需求值IF,电刺激强度调节模型表示为: ; 其中,IF为电刺激强度需求值,IH为自主肌力—电刺激强度,IA为修正电刺激强度,为比例系数。
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