基于双模态生物反馈的智能下肢矫形器及协同控制系统技术方案

本发明专利技术涉及智能医疗康复器械技术领域，尤其涉及基于双模态生物反馈的智能下肢矫形器及协同控制系统，该矫形器包括有3D打印矫形器本体，采用拓扑优化结构设计；嵌入式传感模块，包括双通道表面肌电传感器、六轴惯性测量单元和柔性压阻阵列，用于实时采集肌电信号、踝关节运动数据和足底压力吃分布；电刺激执行单元，用于根据步态相位触发多通道经皮电极的电刺激信号；本发明专利技术通过融合双模态生物反馈和3D打印矫形器，实现了对痉挛型脑瘫患者步态异常的精准动态矫正，从而显著提升了康复的效率，同时将步态周期分割为支撑相与摆动相，针对不同相位设计差异化电刺激策略，采用梯度材料3D打印和多孔网格结构，使皮肤接触压力峰值降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能医疗康复器械，尤其涉及基于双模态生物反馈的智能下肢矫形器及协同控制系统。

技术介绍

1、脑性瘫痪(cerebral palsy，简称脑瘫)是儿童残疾的最常见原因，表现为运动障碍和姿势发育异常。根据最新的脑瘫流行病学调查，我国脑瘫发病率为2.48‰，其中1～6岁患病率为2.46‰，我国0～14岁的儿童中脑瘫患儿超过500万人，脑瘫患儿临床表现普遍存在运动障碍包括肌张力障碍、手足徐动症、舞蹈症和共济失调，脑瘫患者下肢步态异常会严重影响行走、站立及其他基本日常活动，同时造成情绪压力和社交排斥，严重影响脑瘫患者生活质量。

2、痉挛型脑瘫是一种常见的运动障碍残疾，表现为肌力异常相关的下肢步态异常，严重影响患者生活质量，目前临床治疗手段有限，改善步态异常需要终生康复锻炼，功能性电刺激对肌力异常具有疗效，但该康复疗法目前非常依赖于设备和场地，导致患者依从性低，矫形器对于改善步态异常也具有一定疗效，但是缺乏康复治疗功能，因此，设计研发具有功能性电刺激治疗功能、自主肌电控制的3d打印下肢矫形器，复合高端医疗器械创新发展需求，有望显著改善脑瘫患者本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于双模态生物反馈的智能下肢矫形器，其特征在于，包括有：

2.根据权利要求1所述的基于双模态生物反馈的智能下肢矫形器，其特征在于：所述双通道表面肌电传感器贴附于胫骨前肌和腓肠肌外侧头，带宽为20-450Hz，传感器采用双极差分测量法，结合参考地端电极来抑制环境噪声，在步态周期中，TA的EMG信号用于检测足下垂，而GL的EMG信号用于识别腓肠肌痉挛。

3.根据权利要求1所述的基于双模态生物反馈的智能下肢矫形器，其特征在于：所述六轴惯性测量单元的采样率为200Hz，实时测量踝关节的角速度和加速度，通过Madgwick滤波算法融合多轴数据，计算踝关节的三维姿态角，精...

【技术特征摘要】

1.基于双模态生物反馈的智能下肢矫形器，其特征在于，包括有：

2.根据权利要求1所述的基于双模态生物反馈的智能下肢矫形器，其特征在于：所述双通道表面肌电传感器贴附于胫骨前肌和腓肠肌外侧头，带宽为20-450hz，传感器采用双极差分测量法，结合参考地端电极来抑制环境噪声，在步态周期中，ta的emg信号用于检测足下垂，而gl的emg信号用于识别腓肠肌痉挛。

3.根据权利要求1所述的基于双模态生物反馈的智能下肢矫形器，其特征在于：所述六轴惯性测量单元的采样率为200hz，实时测量踝关节的角速度和加速度，通过madgwick滤波算法融合多轴数据，计算踝关节的三维姿态角，精度达±1°。

4.根据权利要求1所述的基于双模态生物反馈的智能下肢矫形器，其特征在于：所述柔性压阻阵列的分辨率为1.4sens/cm2，嵌入足底以实时映射压力中心轨迹，传感器阵列采用压阻式原理，动态范围0-1000kpa，线性误差<0.01％f·s，以检测微小的压力分布变化。

5.根据权利要求1所述的基于双模态生物反馈的智能下肢矫形器，其特征在于：所述电刺激执行单元的频率为1-100hz、脉宽为50-400μs，该单元支持多通道经皮电极的独立控制，基于步态相位，系...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭为，李顶，利时雨，周杰，俞沁园，纪悦伦，
申请(专利权)人：暨南大学附属第一医院广州华侨医院，
类型：发明
国别省市：