【摘要】：商業(yè)化的肌電假肢能夠幫助上肢截肢者重建部分運(yùn)動(dòng)功能,從而顯著提高假肢使用者對物體的操控能力。目前的人工假肢已經(jīng)達(dá)到了較高的控制水平,但是感覺反饋功能的缺失仍然使得假肢動(dòng)作依賴于視覺反饋。這不但影響了控制精度,而且嚴(yán)重降低了截肢者對假肢的接受率和使用率。截肢后,前臂截肢患者殘肢端存在對應(yīng)失去手指的幻指感區(qū),對該區(qū)域進(jìn)行非侵入式的經(jīng)皮神經(jīng)電刺激,能夠使得患者重現(xiàn)手指的觸覺感覺,這有望幫助假肢實(shí)現(xiàn)可靠的觸覺感覺反饋。通過調(diào)節(jié)電刺激參數(shù)和電刺激位置,來編碼人工感覺的感知強(qiáng)度和感知位置,使得使用者能獲得仿生的人工觸覺。但是,對感知強(qiáng)度和感知位置的編碼依賴于截肢受試對此種人工感覺的感知強(qiáng)度和感知位置的辨識能力,而量化評價(jià)其辨識能力的問題還有待進(jìn)一步解決。在本論文的研究工作中,我們采用經(jīng)典的心理物理學(xué)實(shí)驗(yàn),基于恒定刺激以及二項(xiàng)迫選法,通過調(diào)節(jié)脈沖幅度(PA),脈沖頻率(PF)和脈沖寬度(PW),測量評估幻指感的感知閾值、最小可覺差(差別閾值)、感知強(qiáng)度,以及對多個(gè)幻指的辨識能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示6名受試在在三種調(diào)制方式下都能感受到豐富的感知強(qiáng)度,其平均感知閾值為,PA:0.78~1.26 mA,PF:2.17~3.13 Hz,PW:98.3~131μs,且對于不同刺激參數(shù)下的感知強(qiáng)度具有非常好的辨識能力(韋伯系數(shù)在0.1~0.2左右)。受試在多通道刺激下對一指、二指、四指刺激實(shí)驗(yàn)中的準(zhǔn)確率分別達(dá)到85.83%,67.67%,46.44%。本研究工作為基于幻指感區(qū)的經(jīng)皮神經(jīng)電刺激為假肢實(shí)現(xiàn)感覺反饋時(shí),如何利用感覺強(qiáng)度和感知位置編碼外界刺激提供了指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R496;TN911.6
【圖文】：

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文肢手更像使用者身體的一部分，真正實(shí)現(xiàn)靈巧控制，仍然還與自然人手相差甚遠(yuǎn)。1.2 手部感知及感覺通路1.2.1 手部感知單元研究假肢手的感覺反饋，首先要了解人手部的感覺原型特點(diǎn)。手部感覺主要指觸覺，觸覺是皮膚器官的一種基本感知能力，是人類獲取所接觸物體的壓力、紋理質(zhì)地、形狀、硬度等特征的能力，狹義的觸覺一般指接觸面上的力學(xué)狀態(tài)感知能力，即接觸覺、壓覺、滑覺。廣義的觸覺還包括溫度覺和痛覺[25]。本文所提到的觸覺一般指狹義觸覺（因?yàn)榧僦袦囟确答伈恍枰紤]精確空間分布等因素，可以用少量溫度傳感器和發(fā)熱元件來實(shí)現(xiàn)溫度信息傳遞）。

感覺通路[33]

圖 2-1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建示意圖Fig.2-1 The sketch of experimental platform2.3.1 刺激器STG 4004 電刺激器是一款四通道電刺激器，在生物和生理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用廣泛。其輸出精度（設(shè)置精度）為：脈沖幅度（Pulse Amplitude, PA）200 nA, 脈沖寬度(Pulse Width, PD) 20μs，脈沖周期（Pulse Period, 1/PF）40 μs。設(shè)備的 compliancevoltage 為 120V。設(shè)備在背部面板提供四通道的 Trigger input 和四通道的 Syncoutput 接口,可以通過數(shù)字信號與外部設(shè)備同步。在本實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)?trial 數(shù)較多，每次刺激參數(shù)不同，且隨機(jī)排序。更不可能將在實(shí)驗(yàn)中逐次輸入刺激參數(shù)。所以選用刺激器的 Multi-File Mode 模式。在本模式下可以一次向刺激器中載入多個(gè)刺激 pattern，然后按照編號進(jìn)行選取。我們提前將實(shí)驗(yàn)所需要的刺激 pattern 文件編寫好，然后將其依次編號（共 170 個(gè)）。然后將刺激文件載入該刺激器中。利用外界的 8 位 trigger in 信號去選擇相應(yīng)的文件并開始刺激。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 徐飛;張定國;許恒;;電觸覺的皮膚神經(jīng)機(jī)理仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[J];中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào);2014年01期

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本文編號：2784150