一种神经网络重建装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种神经网络重建装置；包括肌电信号检测电路、人体刺激控制电路、人体刺激信号发生电路、肌电信号采集电极和激励电极，所述装置还包括一个电信号隔离电路，该隔离电路将人体刺激信号发生电路的输出与肌电信号检测电路的输入隔离；所述肌电信号采集电极包括一对肌电电极和一个参考电极，人体刺激信号发生电路为恒定电流发生电路。本实用新型专利技术可以无需数字信号处理模块甚至无需微处理器即可检测出中风瘫痪病人瘫痪肢体的非常微弱的肌电信号，并能输出足够强度的电刺激来诱发肢体运动，且刺激强度不会随刺激电极之间的阻抗而变化，进而避免由于人体阻抗的变化引起刺激电流幅度变化不定而影响刺激的有效性和可能引起病人不适。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种神经网络重建装置；该装置用生物反馈的原理来帮助因中风而 瘫痪的病人进行脑神经网络重建。
技术介绍
肢体运动是由大脑某一区域控制的。控制肢体运动的脑组织发出信号，该信号经脊椎和 周边神经传导到相应的神经肌肉接合处，引起相应肌肉的收縮或松弛，从而带动肢体运动。 肢体运动时会产生肌电。正常肢体运动的肌电电位在毫伏级，可以用适当的皮肤表面电极和 普通电子电路检测到。肌肉的收縮亦可由外部电刺激诱发。当适当的电刺激通过皮肤表面电极施加到肢体肌肉 群时，肌肉群收縮，可引起相应的肢体运动。电刺激的强度必须加以控制。太弱不足以产生 运动。强则会引起病人不适甚至造成损伤。中风病人大部份会因为控制肢体的脑组织受损而带有不同程度的肢体瘫痪。此时脊椎和 周边神经并未受损，残留的控制肢体的脑组织仍能发出信号并经脊椎和周边神经传导到相应 的神经肌肉接合处，但该信号会非常微弱，引起的肢体运动甚至难以用肉眼觉察；相应的肌 电电位也因而只有微伏级，难以用普通电子电路检测到。大脑具有重新学习的功能。当控制肢体的脑组织受损后，经过及时和一定时间(例如l-6 个月)的康复训练，未受损的其它脑组织会逐渐学会受损脑组织的原功能来控制肢体运动； 这种现象在医学上称脑神经网络重建。这种康复训练必须在中风后患者情况允许的条件下及 时进行，否则受影响的肢体会因长时不运动而造成肌肉萎縮和永久瘫痪。训练还须不断坚持 直到康复，否则容易退步。用肌电触发的神经肌肉电刺激器来做这种中风康复训练已被证明是一种有效的方法。该 种仪器因而又称(脑)神经网络重建装置。它用生物反馈的原理来帮助因中风而瘫痪的病人进 行脑神经网络重建。仪器在瘫痪的肢体处用电极检测病人学习发出的微弱肌电电位，并将该 电位与预设的阈值作比较。当病人努力使肌电电位达到预设的阈值时，作为给病人的一种反 馈，仪器输出适当的电刺激帮助病人瘫痪的肢体运动一定的时间(数秒)。病人得到这一反馈 (肢体运动)，认识到它用劲得当，下一次就会朝这方向努力，从而可能发出更高的肌电电位 。随着学习的进步，病人发出的肌电电位越来越高，阈值就可相应地增高。通过不断的学习 ，受损肢体的运动能力越来越强，达到康复的目地。这种康复训练适用于动脉阻塞或血管爆4裂型中风。患者一般须每天锻炼两次，坚持l-6个月。神经网络重建装置必须能检测出瘫痪病人的非常微弱的肌电信号。它要求检测线路本身 须有很低的噪声。同时还要求有很高的共模抑制比(CMRR)以排除外界噪声干扰，因为来自交 流电网等的噪声电位比中风受损肢体所能发出的肌电电位会高很多。公开号CN2768819的中国专利公开了 一种神经功能重建仪。该专利的方案采用一个 数字信号处理模块来达到这一 目地。数字信号处理模块增加了仪器的开发成本和元器件成本 ，它也显著增加了仪器的耗电量。因为神经网络重建仪一般是由电池供电，仪器的低耗电量 是一个重要的指标。该方案采用升压电路来处理幅度不同的电刺激信号，因此它输送到激励 电极的电刺激是一种恒定电压刺激。电刺激强度是由流过神经肌肉的电流(而不是电压)幅度 和时间决定的。两个刺激电极(阴极和阳极)之间的阻抗主要决定于电极本身的阻抗以及皮肤 和神经肌肉的阻抗。这一阻抗通常是变化的。如果是恒定电压刺激，刺激电流与阻抗成反比 。当神经网络重建装置设定一定的刺激电压时，如果阻抗大，则刺激电流幅度变小，可能不足 以诱发肢体运动，或不能提供预期的反馈给病人。反之，如果阻抗小，则刺激电流幅度变大， 可能引起病人不适。因此神经网络重建装置最好用恒定电流刺激而不是恒定电压刺激。公开号为CN2899831的中国专利公开了 一种脑神经网络重建装置。该专利的技术方 案采用分立元器件(T1和T2三极管以及相应电阻)构成信号采集器的第一级差分放大器.由于 分立元器件的精度限制，T1和T2三极管以及相应电阻的配对一般很难达到要求，不容易实现 高CMRR，因此排除外界噪声干扰的能力较差。该专利的治疗信号放大器对治疗信号进行电压 放大，其治疗电流随负载(刺激电极)之间的阻抗而变化。另外，由于信号采集器与治疗信号 放大器之间没有隔离，治疗信号除了通过治疗电极(D， E，和F)外，亦会通过信号采集电极(A， B，和C)。这将分散治疗信号的能量，不仅刺激治疗电极处的神经肌肉，也刺激信号采集电 极处的神经肌肉。肌电信号采集器一般是弱电电路，其供电电压和元器件的耐压都比较低。 如果肌电信号采集器与治疗信号放大器之间没有隔离，当治疗信号的电压高于信号采集器供 电电压和元器件的耐压时，信号采集器就会损坏。因此，该专利的技术方案难以提供足够强 度的电刺激来诱发肢体运动。而且，目前市场上常见的神经网络重建装置通常只在医院或诊所应用。患者出院后一 般须每天来医院进行这种康复训练。这对中风瘫痪的病人尤其不变。许多病人因而不能坚持 训练，影响康复。因此有必要研制一种适合于在家里使用的神经网络重建装置，该装置并能 通过电话网或互联网与异地的医护人员通讯，实现远程医疗。
技术实现思路
本技术的目的是为克服上述公开专利的不足而建立的一种神经网络重建装置。该装 置采用一对肌电电极和一个参考电极实现对肌电信号的采集，在检测电路增加参考电极驱动 电路，动态改变参考点位从而进一步提高检测电路的共模抑制比，实现从伴随的电网噪声和 其它噪声中检测出微弱的肌电信号的目的；该装置采用刺激强度不会随刺激电极之间的阻抗 变化而变化的恒流源激励以提高刺激的有效性并减少病人的不适；该装置通过增加数字接口 和网络连接以实现远程医疗。为了实现上述目的，本技术的技术方案是一种神经网络重建装置，包括肌电信号检测电路、人体刺激控制电路、人体刺激信号发 生电路、肌电信号采集电极和激励电极，肌电信号检测电路连接人体刺激控制电路，人体刺 激控制电路连接人体刺激信号发生电路，肌电信号采集电极连接肌电信号检测电路，激励电 极连接人体刺激信号发生电路；其特征在于，所述装置还包括一个电信号隔离电路，该隔离 电路在肌电信号检测电路和人体刺激信号发生电路之间，将人体刺激信号发生电路的输出与 肌电信号检测电路的输入隔离；所述肌电信号采集电极包括一对肌电电极和一个参考电极， 所述人体刺激信号发生电路为恒定电流发生电路。所述神经网络重建装置还包括显示电路和显示器，显示电路连接人体刺激控制电路。所述的神经网络重建装置还包括本地计算机或通讯中继装置和远程计算机，所述人体刺 激控制电路含有微处理器和与微处理器相联的串行口或无线通讯模块，微处理器通过串行口 或无线通讯模块连接本地计算机或通讯中继装置，本地计算机或通讯中继装置通过电话网或 互联网与远程计算机连接。本技术的有益效果是本技术可以无需数字信号处理模块甚至无需微处理器即可检测出中风瘫痪病人瘫痪 肢体的非常微弱的肌电信号，并能输出足够强度的电刺激来诱发肢体运动，且刺激强度不会 随刺激电极之间的阻抗而变化，进而避免由于人体阻抗的变化引起刺激电流幅度变化不定而 影响刺激的有效性和可能引起病人不适；抗干扰能力强，造价便宜，适合医疗机构和家庭使用；本技术实现了在家庭或没有相应医务人员的医疗机构使用时，病人还可通过网络得 到医护人员的指导，进一步促进病人的康复。以下结合附图和实施例对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种神经网络重建装置，包括肌电信号检测电路、人体刺激控制电路、人体刺激信号发生电路、肌电信号采集电极和激励电极，肌电信号检测电路连接人体刺激控制电路，人体刺激控制电路连接人体刺激信号发生电路，肌电信号采集电极连接肌电信号检测电路，激励电极连接人体刺激信号发生电路；其特征在于，所述装置还包括一个电信号隔离电路，该隔离电路在肌电信号检测电路和人体刺激信号发生电路之间将人体刺激信号发生电路的输出与肌电信号检测电路的输入隔离；所述肌电信号采集电极包括一对肌电电极和一个参考电极，所述人体刺激信号发生电路为恒定电流发生电路。

【技术特征摘要】
1.一种神经网络重建装置，包括肌电信号检测电路、人体刺激控制电路、人体刺激信号发生电路、肌电信号采集电极和激励电极，肌电信号检测电路连接人体刺激控制电路，人体刺激控制电路连接人体刺激信号发生电路，肌电信号采集电极连接肌电信号检测电路，激励电极连接人体刺激信号发生电路；其特征在于，所述装置还包括一个电信号隔离电路，该隔离电路在肌电信号检测电路和人体刺激信号发生电路之间将人体刺激信号发生电路的输出与肌电信号检测电路的输入隔离；所述肌电信号采集电极包括一对肌电电极和一个参考电极，所述人体刺激信号发生电路为恒定电流发生电路。2 根据权利要求l所述的一种神经网络重建装置，其特征在于，所述肌电信号检测电路包 括肌电信号前级放大器以及与之相连接的后级放大滤波电路，还包括连接前级放大器的参考 电极驱动电路；所述参考电极驱动电路输入信号是由肌电信号前级放大器检测到的共模噪声 ，它的输出信号是与共模噪声的强度成正比但极性相反，该输出信号送到所述参考电极或送 到肌电信号采集电缆的屏蔽层。3 根据权利要求l所述的一种神经网络重建装置，其特征在于，所述人体刺激控制电路， 包括一个模拟信号比较器、阈值控制电路、 一个振荡电路和一个刺激信号幅度控制电路；阈 值控制电路连接模拟信号比较器，模拟信号比较器连接振荡电路，振荡电路和刺激信号幅度 控制电路输出连接至下一级控制恒定电流发生电路。4 根据权利要求3所述的一种神经网络重建装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蓉，
申请(专利权)人：王蓉，
类型：实用新型
国别省市：US[]