1. 研究目的与意义
根据 2010 年第六次全国人口普查的数据，在我国各类残障者总数8500万人中肢体残障人士高达2412万人，占总残障人口的29.07%。从中国残疾人联合会发布的近几年数据来看，患有肢体残疾的人口数量逐年平稳增加。截止到 2018 年，患有肢体残疾的人口数量已经超过 2500 万。在面对如此庞大的病患群体，运动功能障碍不仅给他们造成了极大的心理创伤，也给他们的家庭和社会带来沉重的负担，。因此针对运动功能障碍患者开展康复训练领域的研究具有切实的社会意义和应用价值，同时符合“十四五”规划中的增进民生福祉、保障残疾人的基本权益的发展要求。在运动功能康复医学领域，神经可塑性理论的研究揭示了受损神经系统恢复的生理过程。利用特定电流脉冲刺激患处的肌肉，可以促进神经系统重塑再生的进程，助力患者的运动功能恢复。
日本的神经肌肉促通仪器，采用经皮神经电刺激技术，刺激瘫痪患者肌肉进行收缩训练;美国的Noraxon公司的Myosystem系列表面肌电图仪，可以对肌电信号电流的发生时期振幅等提供精确的测定;芬兰的美格多通道表面肌电测试仪（Me6000，Finland），可用于术前检查，术后肌肉恢复，运动状态分析，肌肉的疲劳分析等;巴西圣保罗州立大学理工学院的一种肌电控制的人体上肢假肢使得上臂截肢者的功能得到更好的恢复;日本研制的专门进行TENS模式治疗的采用单通道低频电流对瘫痪患者的肌肉进行收缩训练的神经肌电促通仪；国内的产品大多集中在神经肌肉治疗仪和肌电图仪等，包括神经肌肉治疗仪NMT91，国内用微型电脑技术检测各种肌肉和神经电位的JD-4肌电图仪以及北京无线电仪器厂出厂的针对老年病和慢性病提出的神经肌肉损伤治疗仪。年代较近的产品有广州市三家医疗信息产业有限公司设计的针对各种神经系统和肌肉疾病设计的WOND2000F型多功能神经康复诊疗系统等。
在表面肌电信号处理过程中，通常运用有效的肌电信号当作反馈信号，作为电刺激康复治疗触发和康复趣味游戏的动作识别，因此我们需要对表面肌电信号进行预处理，信号起止点自动判断，特征提取和动作识别分类这四个阶段表面肌电的预处理阶段，包括了信号差分放大，共模抑制，高低通滤波与工频滤波等，国内外的技术研究已经逐渐成熟，如文献[7]和[8]中提到的采用仪表放大器进行前置放大肌电信号，右腿驱动抑制共模干扰，并结合硬件与软件滤波器进行高低通滤波和工频滤波等都取得了较好的效果；在信号起止点判断的问题上，目前更多的研究主要以语音端点检测为主，其传统的处理算法较多为短时能量、短时过零率和基于短时能量和过零率双门限端点检测[9-11]，另外也有研究人员提出了基于短时能零熵的端点检测方法取得了很好的效果[12]；肌电信号特征提取通常采用时域分析法、频域分析法、时频域分析法和自回归(Auto Regressive)模型参数法，大部分研究人员采用的是时域特征，其优势在于计算速度较快且物理意义明显[13]；最后，在基于表面肌电信号的动作识别分类问题上，目前的研究并不多，其主要依赖特征值的可分离性，部分研究人员尝试了BP神经网络和支持向量机作为了离线训练和在线识别的分类器。
2. 研究内容与预期目标
通过调研分析、查阅文献，本课题的控制系统采用肌电反馈 人工选择 机器自动选择相结合的训练模式，开展探索性研究。主控芯片采用AT89S52单片机，负责数据分析处理、产生电刺激脉冲的驱动信号、屏幕显示和报警功能、存取档案数据库等功能实现；由前级放大电路、后级放大电路、带通滤波电路、带阻滤波电路组成，实现对肌电信号放大、滤波、降噪和模数转换功能；由集成运算放大器和场效应管组成，采用压控式恒流源电路对外输出电流刺激。整个系统是通过按键实现控制功能
3. 研究方法与步骤
本课题拟采用软硬件相结合组成实际控制系统。主要分为以下几个部分：硬件设计，程序编写。然后完成原理图的绘制和硬件电路图的设计，最后完成软件的编程及其硬件功能的调试。
其设计的主要步骤：
(1) 先查阅文献了解如今已建成的生物反馈电刺激系统， 整理出自己论文所需要的一些重要的文献，资料，分析生物反馈电刺激系统的工作特点及要求。
4. 参考文献
[1]葛志鹏. 便携式生物反馈电刺激仪控制系统的研究[D].大连理工大学,2021.
[2]刘勇. 基于阵列式电极的生物反馈电刺激治疗系统研究[D].重庆理工大学,2015.
[3]刘荣. 基于多种生理参数的心理压力评估及生物反馈训练系统[D].南京邮电大 学,2019.
5. 工作计划
（1）2022-2-21～2022-3-11（3 周） 查阅课题背景及技术资料，制订具体实施计划，完成开题报告。
（2）2022-3-14～2022-4-01（3 周） 提出设计方案，熟悉控制器硬件资源，完成器件选型。
（3）2022-4-04～2022-4-22（3 周） 设计电路原理图，制订程序框图，编制控制程序。
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