本文中公开了一种用于在施加功能性电刺激(FES)时来自EMG信号的自主意愿下肌电图(vEMG)信号检测的系统和方法。一种用于vEMG信号检测的系统包括：接收器，其用于在FES被施加时从EMG电极接收数据；存储器，其用于储存用于使用所接收的数据来检测vEMG信号的程序；以及处理器，其被配置为运行程序，其中，处理器分割从设置在预定位置处的EMG电极接收的数据，计算针对前一FES的数据与针对当前FES的数据之间的差值，以及使用计算差值来检测vEMG信号。
The System and Method of EMG Signal Detection under Autonomous Willingness
【技术实现步骤摘要】
用于自主意愿下肌电图信号检测的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2018年1月4日提交的申请号为10-2018-0001218的韩国专利申请与2018年11月20日提交的申请号为10-2018-0143610的韩国专利申请的优先权和权益，其公开的全部内容通过引用合并于此。
本专利技术涉及一种用于在施加功能性电刺激(FES)时来自肌电图(EMG)信号的自主意愿下肌电图(volitionalelectromyography，vEMG)信号检测的系统和方法。
技术介绍
根据现有技术的自主意愿下肌电图(vEMG)信号的检测需要消隐电路(blankingcircuit)作为附加设备，当功能性电刺激(FES)被施加时，用于处理EMG信号的技术具有限制，且在动态FES被施加的情况下存在检测变得不稳定的问题。
技术实现思路
本专利技术针对一种用于自主意愿下肌电图(vEMG)信号检测的系统和方法，其能够改善vEMG信号检测的性能而与诸如消隐电路等的附加设备无关，并且即使在动态功能性电刺激(FES)被施加的情况下，也能够稳健地检测vEMG信号。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于vEMG信号检测的系统，该系统包括：接收器，其被配置为在FES被施加时从EMG电极接收数据；存储器，其被配置为储存用于使用所接收的数据来检测vEMG信号的程序；以及处理器，其被配置为运行所述程序，其中，所述处理器分割从设置在预定位置处的EMG电极接收的数据，计算针对前一FES的数据与针对当前FES的数据之间的差值，并且使用计算差值来检测所述vEMG信号。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于vEMG信号检测的方法，该方法包括如下步骤：(a)从附着在预定位置处的EMG电极接收数据；(b)将所接收的数据分割成预定单元并且将所分割的数据储存在缓冲器中；(c)关于被分割成所述预定单元的数据，计算针对前一刺激获得的数据与针对当前刺激获得的数据之间的差值；以及(d)使用在步骤(c)中得到的计算差值来检测vEMG信号。根据本专利技术的又一个方面，提供一种用于vEMG信号检测的系统，该系统包括：FES电极，其被配置为施加FES；EMG电极，其附着于对其施加所述FES的特定肌肉的皮肤表面；以及检测器，其被配置为分割从所述EMG电极附着的位置接收的数据，计算针对前一FES的数据与针对当前FES的数据之间的差值，以及检测vEMG信号。附图说明通过参考附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例，本专利技术的上述与其它的宗旨、特征与优点对于本领域的普通技术人员来说将变得更明显，在附图中：图1是示出根据本专利技术的一个实施例的用于自主意愿下肌电图(vEMG)信号检测的系统的示图。图2是示出根据本专利技术的一个实施例的EMG原始数据的示图。图3是示出根据本专利技术的一个实施例的检测vEMG信号的过程的示图。图4A和图4B示出了通过根据现有技术的梳状滤波器方法的vEMG信号检测的测试结果和根据本专利技术的实施例的用于vEMG信号检测的系统的测试结果。图5是示出根据本专利技术的一个实施例的用于vEMG信号检测的系统的框图；以及图6是示出根据本专利技术的一个实施例的用于vEMG信号检测的方法的流程图。图7是示出在其中执行根据本专利技术的一个实施例的方法的计算机系统的示例的视图。具体实施方式下面结合附图参考详细描述的实施例，本专利技术的上述目的和其他目的、优点与特征及其实现这些的方式将变得明显。然而，本专利技术不限于下文中所公开的实施例且可以以很多不同的形式来实现，仅提供下面的实施例是允许本专利技术所属领域的技术人员容易地理解本专利技术的效果、目的和配置，且本专利技术的范围由所附权利要求来限定。同时，本文中使用的术语是意在描述实施例，而非限制本专利技术。在本公开中，单数形式包括复数形式，除非上下文另外明确指出。要理解的是，本文中使用的术语“包括”和/或“包括有”不排除存在或添加除了所阐述的组件、步骤、操作和/或元件以外的一个或更多个其他组件、步骤、操作和/或元件。在下文中，为了有助于本领域技术人员的理解，首先将描述本专利技术的
技术介绍
，然后将描述本专利技术的实施例。肌电图(EMG)是不仅在医疗领域而且在生物力学(biomechanics)领域被广泛使用的技术，该肌电图通过在肌肉被激活时测量在肌肉细胞中产生的电位差来测量肌肉活动。根据用于测量被激活的肌肉之间的电位差的电极的配置而已经开发了EMG，且EMG的常用形式是附着于皮肤表面的电极型EMG设备。由于电刺激技术的基础技术是在1967年被专利技术的，因此用于通过以恒定电流或恒定电压的形式将电刺激施加到肌肉来人工诱发肌肉收缩的电刺激技术已经作为施加电刺激的方法并且在与用于将所施加的刺激传输到肌肉的电极的位置和形状相关的领域中被开发，且常用的形状是附着于皮肤表面的皮肤表面电极形状。电刺激技术已经被开发为功能性电刺激技术，其主要用于补充和替代肌肉衰弱或丧失的功能，且特别是近年来，除了康复和治疗的目的，电肌肉刺激(EMS)健身训练设备已经出现，以便即使在用户有意不锻炼时，也通过利用电刺激来获得锻炼效果。通常，FES设备可以通过所施加的电刺激的各种变量(即，刺激脉冲的波形、幅值、频率以及持续时间)来控制刺激强度，且这可以确定由FES引起的肌肉收缩力。存在如下的方法：这些刺激变量被恒定地施加为由使用FES设备的用户预设的值并且这些刺激变量通过使用FES设备的用户的干预而实时变化，从而引起肌肉收缩。这里，用户的干预利用了用户在必要时对其施加输入的手动开关、用于测量用户的移动的位置传感器以及最近用于测量用户的肌肉活动的EMG传感器。在以上设备之中，将FES设备与EMG组合并利用的EMG-FES设备需要最高的技术技能。EMG-FES设备被划分为：EMG触发的FES设备，其观测在施加FES以施加预设变量的电刺激之前EMG信号超过阈值的时间；以及EMG控制的FES设备，其通过反映实时测量的EMG信号来控制FES的刺激程度。1)EMG触发的FES设备可以被实现为在施加FES之前测量用户的EMG信号的均方根(RMS)值并且实时将该RMS值与预定阈值进行比较，使得EMG触发的FES设备已经相对容易地被成功商业化以用在中风患者的康复治疗中和改善足下垂病人的行走能力。同时，2)在EMG控制的FES设备的情形下，由于在施加FES时的EMG信号中，用户的自主意愿下EMG(vEMG)信号因刺激伪迹(其为FES信号)和M波(其为由FES引起的EMG信号)而失真，因此研究人员考虑引入用于在电刺激期间阻止EMG传感器的输入的消隐电路并且应用信号处理算法的方法。由刺激引起的伪迹指的是通过FES信号施加到肌肉的电流量，且伪迹明显大于肌肉之间的激活电位差，以至于超过EMG信号的通常接受范围，从而使EMG信号的有意义信息失真。另外，在M波持续的同时，M波使vEMG信号的有意义信息失真几毫秒。消隐电路是用于通过根据被施加的FES信号的频率而暂时阻止EMG放大器来消除刺激伪迹的设备，该EMG放大器将肌肉之间的微小激活电位差放大到有效测量范围。EMG信号可以被解释为M波与vEMG信号的总和，其中刺激伪迹在FES被施加时通过消隐电路来从EMG信号中被消除。通常，用于实现EMG控制的FES设备的vEMG检测算法必须利用消隐电路。现有技术的信号处理算法(其在FES被施加时本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于自主意愿下肌电图vEMG信号检测的系统，包括：接收器，其被配置为在功能性电刺激FES被施加时从肌电图EMG电极接收数据；存储器，其被配置为储存用于使用所接收的数据来检测vEMG信号的程序；以及处理器，其被配置为运行所述程序，其中，所述处理器分割从设置在预定位置处的所述EMG电极接收的数据，计算针对前一FES的数据与针对当前FES的数据之间的差值，以及使用计算差值来检测所述vEMG信号。
【技术特征摘要】
2018.01.04 KR 10-2018-0001218;2018.11.20 KR 10-2011.一种用于自主意愿下肌电图vEMG信号检测的系统，包括：接收器，其被配置为在功能性电刺激FES被施加时从肌电图EMG电极接收数据；存储器，其被配置为储存用于使用所接收的数据来检测vEMG信号的程序；以及处理器，其被配置为运行所述程序，其中，所述处理器分割从设置在预定位置处的所述EMG电极接收的数据，计算针对前一FES的数据与针对当前FES的数据之间的差值，以及使用计算差值来检测所述vEMG信号。2.根据权利要求1所述的系统，其中：所述EMG电极包括至少两对EMG电极，所述至少两对EMG电极在与由所述FES电极对其施加所述FES的对应肌肉纤维的方向平行的方向上附着；以及所述接收器接收被配置有刺激伪迹、M波和所述vEMG信号的线性总和的EMG原始数据。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述处理器根据所述FES的频率长度来分割所述EMG原始数据并且将所分割的EMG原始数据储存在缓冲器中。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述处理器通过计算针对前一FES的所述EMG原始数据与针对当前FES的所述EMG原始数据之间的差值来消除所述M波与所述刺激伪迹的影响，以及通过计算在从第一EMG电极计算出的所述EMG原始数据的差值与从第二EMG电极计算出的所述EMG原始数据的差值之间的差来消除由于动态变化的所述FES而造成的影响，从而检测所述vEMG信号。5.一种用于自主意愿下肌电图vEMG信号检测的方法，包括如下步骤：(a)从附着在预定位置处的EMG电极接收数据；(b)将所接收的数据分割成预定单元并且将所分割的数据储存在缓冲器中；(c)关于被分割成所述预定单元的数据，计算针对前一刺激获得的数据与针对当前刺激获得的数据之间的差值；以及(d)使用在步骤(c)中得到的计算差值来检测vEMG信号。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述步骤(a)包括从所述EMG电极接收所述数据，所述EMG电极在与肌肉纤维的方向平行的方向上附着于对其施加功能性电刺激FES的对应肌肉的皮肤表面。7.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑俊泳，金培善，孙榕基，李东雨，具滋范，申亨澈，
申请(专利权)人：韩国电子通信研究院，
类型：发明
国别省市：韩国,KR
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。