随着社会的发展及人口老龄化问题的突出,神经损伤患者的数量也随之增多。临床观察发现,绝大部分神经损伤患者都会出现感知能力缺失和运动能力障碍的情况。由于这种情况的出现,患者需要借助外部设备进行辅助,以提高自主生活的能力。针对这样的患者,对其施加不同参数的电刺激,可以达到触觉感知模拟和运动功能重建的效果。相比于外骨骼类型的康复设备,电刺激系统具有便携性好、操作简单、能耗低等优点。目前,我国的电刺激设备在社区和家庭中的普及率不高且患者在使用的过程中的参与度较低,因此,本课题的任务是设计一款多通道电刺激器,并以此为基础开展效果评价和参数设定等方面的研究。(1)电刺激原理及神经元建模仿真:首先,从电刺激生理学的角度出发,分析动作电位的形成过程和传播机制;其次,从神经生物学的角度解释了电触觉感知和功能电刺激的原理;接着,从离子和数学两个层面分析了霍奇金-赫胥黎(H-H)方程;最后,使用MATLAB软件对H-H模型进行数值模拟仿真,通过改变不同的刺激参数,研究神经细胞在不同刺激参数下的运行机制和特征。(2)多通道电刺激器设计:首先,在人体电阻模型、人体电流效应和刺激波形的理论基础上提出了电刺激的总体方案;其次,分别介绍了硬件设计的核心部分:升压模块、全桥控制模块、参数检测模块、人体保护模块以及软件设计的核心部分:功能设计、通信协议设计、人机交互设计;最后,通过参数测试实验和人体功能实验,验证电刺激器样机的参数特性。(3)结合主客观的电刺激综合效果评价模型:首先,通过改变不同的刺激参数,进行心理分级实验,通过统计结果初步得出各参数的重要性序列;其次,基于AHP层次分析法理论,对各局部电刺激作用效果的影响因素进行权重分析;最后,结合受试者的主观感受,建立电刺激综合效果评价模型。(4)电刺激应用实验研究与模型验证:首先,实验部分从三个部分展开,分别为触觉感知重建实验、运动重建实验、以手指关节角度为例的评价模型合理性验证实验;其次,每个实验分别从实验系统搭建、实验流程、实验结果与数据分析等方面进行介绍;最后,对采集到的数据进行分析,前两个系列实验对电刺激应用的可行性进行了验证且对各参数的应用效果进行了分析,模型验证实验中理论计算和数据测量的对比结果也在一定程度上验证了模型的合理性。