表面肌電sEMG結(jié)合VR交互康復(fù)訓(xùn)練技術(shù)（圖1）通過(guò)采集用戶(hù)指深屈肌（flexor digitorum profundus, FDP）的肌電活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)握力的無(wú)控制器實(shí)時(shí)映射。系統(tǒng)采用手部追蹤技術(shù)結(jié)合sEMG信號(hào)處理流程——包括移動(dòng)平均濾波、最大自主收縮值（MVC）校準(zhǔn)及min–max歸一化——將用戶(hù)的握力強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為VR環(huán)境中物體的破壞性交互。該技術(shù)顯著增強(qiáng)了用戶(hù)在VR任務(wù)中的沉浸感與操作直觀性，適用于上肢康復(fù)、肌力訓(xùn)練及功能模擬等領(lǐng)域。未來(lái)可通過(guò)引入多模態(tài)反饋機(jī)制、擴(kuò)大樣本規(guī)模及跨群體驗(yàn)證，進(jìn)一步推動(dòng)其在臨床康復(fù)與個(gè)性化訓(xùn)練中的應(yīng)用。未來(lái)可通過(guò)多模態(tài)反饋（如觸覺(jué)、視覺(jué)）和智能化算法優(yōu)化，進(jìn)一步拓展至居家康復(fù)和個(gè)性化訓(xùn)練場(chǎng)景，具有顯著的臨床轉(zhuǎn)化潛力。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)與電極貼放示意圖

HUIYING

臨床研究

1.臨床設(shè)備系統(tǒng)

VR設(shè)備（圖2）：Oculus Quest 2（Meta），搭載手部追蹤功能（Oculus Integration SDK）。

圖2VR設(shè)備Oculus Quest 2示意圖

EMG采集（圖3）：Ag-AgCl電極貼附于指深屈?。‵DP），回映可穿戴高精度肌電采集設(shè)備。

圖3 回映可穿戴高精度肌電采集設(shè)備示意圖

軟件平臺(tái)（圖4）：Unity引擎，實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理（移動(dòng)平均濾波）、MVC校準(zhǔn)（10次最大收縮取均值）、實(shí)時(shí)歸一化（min-max歸一化）與物體交互邏輯。

圖4 原始與平滑后的sEMG信號(hào)對(duì)比

2.研究方法

參與者：6名健康成人（22.17±2.13歲，3男3女），無(wú)肌肉骨骼疾病。

實(shí)驗(yàn)流程：

校準(zhǔn)階段：測(cè)量MVC（最大自愿收縮值），歸一化EMG信號(hào)。

VR交互：用戶(hù)徒手抓取4種不同強(qiáng)度閾值（70%、85%、100%、105% MVC）的虛擬物體（顏色區(qū)分），握力超過(guò)閾值時(shí)物體破碎并生成粒子效果（圖5）。

圖5VR中物體握力反饋界面示例

(a) 輕握時(shí)物體未破碎

(b) 強(qiáng)握時(shí)物體破碎并產(chǎn)生粒子效果

評(píng)估方法：混合研究法（定量問(wèn)卷+定性訪談），問(wèn)題涵蓋感官交互、易用性、可靠性與滿(mǎn)意度。

3.研究結(jié)果

滿(mǎn)意度評(píng)分（5分制）：Q1: 5.0（感官交互提升），Q2: 4.67±0.52（易用性），Q3: 4.83±0.41（可靠性），Q4: 4.83±0.41（總體滿(mǎn)意度）。

EMG數(shù)據(jù)：不同強(qiáng)度物體破壞時(shí)的EMG值存在顯著差異（p<0.001，圖6b），驗(yàn)證了握力反射的有效性。

圖5 不同強(qiáng)度物體破碎時(shí)的EMG值對(duì)比與統(tǒng)計(jì)結(jié)果

用戶(hù)反饋：

建議減少?gòu)?qiáng)度分級(jí)（如4級(jí)→2級(jí)），增強(qiáng)閾值區(qū)分度；

需提供量化握力反饋；

改善手部追蹤精度與指甲干擾問(wèn)題。

總結(jié)

該研究成功開(kāi)發(fā)了一種基于sEMG與VR的感官交互系統(tǒng)，通過(guò)握力反射增強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)與沉浸感。盡管存在信號(hào)噪聲、手部追蹤限制和小樣本問(wèn)題，但其無(wú)需控制器、直觀性強(qiáng)的特點(diǎn)展示了在康復(fù)訓(xùn)練中的潛力。未來(lái)需優(yōu)化信號(hào)穩(wěn)定性、擴(kuò)展樣本多樣性，并引入多感官反饋以提升臨床適用性。

HUIYING

回映產(chǎn)品

產(chǎn)品1：?jiǎn)瓮ǖ兰‰?心電/皮電采集設(shè)備

單通道肌電采集設(shè)備創(chuàng)新性地采用type-C轉(zhuǎn)腦電電極以簡(jiǎn)單輕便的方式實(shí)現(xiàn)了單通道肌電、心電、皮電采集，且基于結(jié)構(gòu)與硬件的特殊設(shè)計(jì)，支持高原環(huán)境下進(jìn)行采集。另外產(chǎn)品總體結(jié)構(gòu)采用魔術(shù)貼設(shè)計(jì)，方便于全身佩戴。

適用領(lǐng)域:單通道生理參數(shù)采集

單通道肌電/心電/皮電采集設(shè)備

基本參數(shù)

1.模數(shù)轉(zhuǎn)換：24位；

2.通道數(shù)：2；

3.示值準(zhǔn)確度：誤差不大于±10%或±2μV,兩者取較大值；

4.測(cè)量范圍：測(cè)量范圍±350mV；

5.分辨率：分辨率≤2uV；

6.系統(tǒng)噪聲：系統(tǒng)噪聲≤1uV；

7.通頻帶：通頻帶為20Hz~250Hz(不包括陷波波段)；

8.差模輸入阻抗：差模輸入阻抗大于5MΩ；

9.共模抑制比：共模抑制比大于100dB；

10.工頻陷波器：設(shè)備有50Hz陷波器,衰減后幅值不大于5μV(峰-谷值)；

11.工作噪音：工作噪音不大于65dB(A)；

產(chǎn)品2.基于干電極的32通道腦電采集儀

高質(zhì)量腦電信號(hào)采集對(duì)于精準(zhǔn)識(shí)別和分析非癲癇樣異常（如彌漫性慢波、局灶性δ活動(dòng)）至關(guān)重要。為此可以了解我們研發(fā)的一款32通道可穿戴腦電采集儀，采用高精度干電極采集腦電信號(hào)，無(wú)需導(dǎo)電膏即可快速佩戴，極大提升了受試者的舒適度和操作效率，特別適合長(zhǎng)時(shí)間或動(dòng)態(tài)環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集。該設(shè)備不僅能通過(guò)全覆蓋設(shè)計(jì)捕捉全腦電活動(dòng)細(xì)節(jié)，還采用了type-C智能轉(zhuǎn)接技術(shù)和抗干擾硬件架構(gòu)，有效減少了運(yùn)動(dòng)噪聲和電磁干擾對(duì)信號(hào)的影響，在高原或移動(dòng)場(chǎng)景中也能穩(wěn)定輸出低噪聲波形。

適用范圍：多通道生理參數(shù)采集

基本參數(shù)

采樣率：≤ 16KSPS，每個(gè)通道獨(dú)立可控制；

共模抑制比：≥ 120dB；

系統(tǒng)噪聲：≤ 5uVrms；

模數(shù)轉(zhuǎn)換率：24 位；

輸入信號(hào)范圍：±375mVpp；

通頻帶：直流耦合放大，保留全部低頻信號(hào)；

事件同步輸入：無(wú)線同步，時(shí)間精度＜1ms；

供電方式：可充電鋰電池；

工作時(shí)間：單電池供電不低于4 小時(shí)；

優(yōu)勢(shì)：可支持高原環(huán)境采集。

產(chǎn)品3：可穿戴閉環(huán)睡眠設(shè)備

個(gè)性化可穿戴閉環(huán)睡眠設(shè)備首先對(duì)EEG腦電信號(hào) 進(jìn)行實(shí)時(shí)采集,并對(duì)EEG進(jìn)行PSD功率圖譜轉(zhuǎn)換獲取到腦電節(jié)律Theta波(4-8Hz)以及Alpha波(8-13Hz)最高功率 所對(duì) 應(yīng)的頻率,然后基于此頻率作為個(gè)性化tACS經(jīng)顱交流電刺激 的刺激頻率進(jìn)行恒流源輸出進(jìn)而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化閉環(huán)睡眠治療?

可穿戴閉環(huán)睡眠設(shè)備

基本參數(shù)

采集系統(tǒng)基礎(chǔ)參數(shù)

采樣率：最高 16KHZ；

共模抑制比：≥ 100dB；

噪聲：≤ 5uV；

輸入阻抗：≥ 1000MΩ；

腦電 EEG：單通道，2~100uV。

刺激系統(tǒng)基礎(chǔ)參數(shù)

刺激模式：tDCS/tACS/tPCS/tRNS 四種模式靈活可調(diào)，tDCS 經(jīng)顱直流電刺激，

tACS 經(jīng)顱交流電刺激，tPCS 經(jīng)顱脈沖電刺激，tRNS 經(jīng)顱白噪聲電刺激；

刺激強(qiáng)度：-2mA~2mA 連續(xù)可調(diào)，調(diào)節(jié)分辨率 0.01mA，輸出電流誤差 <=±10%；

刺激時(shí)間：0~60min 可調(diào)；

刺激頻率：針對(duì)于 tPCS/tACS 模式，1Hz ～ 99Hz 范圍內(nèi)可調(diào)，頻率步進(jìn)為 1Hz，輸出頻率誤差 <=±5%；

淡入淡出時(shí)間：0~120s 可調(diào)，確保刺激的安全性；

脫落檢測(cè)：通過(guò)實(shí)時(shí)阻抗檢測(cè)分析電極脫落狀態(tài)確保刺激有效性

產(chǎn)品4：可穿戴情緒識(shí)別設(shè)備

可穿戴情緒識(shí)別設(shè)備是一個(gè)綜合情緒識(shí)別平臺(tái)。該平臺(tái)通過(guò)實(shí)時(shí)采集EEG腦電、EDA皮電、EHOG/EVOG眼電、心率、血氧、溫度、姿態(tài)等生理參數(shù)進(jìn)行情緒的效價(jià)、喚醒度等分析。

適用領(lǐng)域: 認(rèn)知科學(xué)、運(yùn)動(dòng)科學(xué)、工效學(xué)、人機(jī)交互、虛擬現(xiàn)實(shí)研究、

可穿戴情緒識(shí)別設(shè)備

基本參數(shù)

采樣率：最高 16KHZ；

共模抑制比：≥ 100dB；

噪聲：≤ 5uV；

輸入阻抗：≥ 1000MΩ；

腦電EEG：2~100uV；

皮電EDA/GSR：0.5uV~0.2mV，1~100Hz；

血氧SPO2：35-99%；

心率：30-250bpm；

溫度TMEP：-55℃ ~150℃，精度 0.1℃；

眼電EHOG/EVOG：50~3500uV， 0.1~100Hz；

加速度ACC：±2g、±4g、±8g、±16g 范圍可調(diào)；

陀螺儀GYR：±250° /sec、±500° /sec、±1000° /sec、±2000° /sec 范圍可調(diào)。

產(chǎn)品5：AR-BCI干電極腦電采集智能頭盔

AR-BCI智能腦控頭盔采用創(chuàng)新干電極技術(shù)，通過(guò)彈簧式接觸結(jié)構(gòu)（觸角直徑2mm，數(shù)量10-15根）無(wú)需凝膠即可穩(wěn)固貼合頭皮，適合24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，提升佩戴舒適度和穩(wěn)定性，并能精準(zhǔn)捕捉短暫異常放電及區(qū)分正常變異腦電信號(hào)如Mu節(jié)律和Wicket波，防止誤診。設(shè)備具備≥130dB的共模抑制比和＞1000MΩ的輸入阻抗，有效抑制干擾，確保信號(hào)采集高精度與可靠性，同時(shí)實(shí)時(shí)阻抗檢測(cè)與脫落提示功能減少漏檢風(fēng)險(xiǎn)。該頭盔集成了AR顯示、眼動(dòng)追蹤和多模態(tài)腦電采集功能，支持同步分析腦電與行為數(shù)據(jù)，特別適用于異常放電捕捉和復(fù)雜正常變異腦電信號(hào)識(shí)別。

適應(yīng)癥：康復(fù)科、神經(jīng)內(nèi)科、神經(jīng)外科、卒中中心、老年科。

AR-BCI干電極腦電采集智能頭盔

基本參數(shù)

交流阻抗：阻抗≤ 1000Ω;

直流失調(diào)電壓：電壓≤ 100mV;

內(nèi)部噪音：電壓 <150uv;

除顫過(guò)載回復(fù)：變化率 <±1mV/s、除顫后阻抗<1000Ω;

偏置電流耐受度：電壓變化 <100mV。

參考文獻(xiàn)

1.Development of Sensory Virtual Reality Interface Using EMG Signal-Based Grip Strength Reflection System

2.Metaverse App Market and Leisure: Analysis on Oculus Apps.

3.Evaluation and Analysis of VR Content Dementia Prevention Training based on Musculoskeletal Motion Tracking.

4. A Study on the Relationship of Distraction Factors, Presence, Flow, and Learning Effects in HMD—Based Immersed VR Learning.

5.A Study on Efficiency of the Experience Oriented Self-directed Learning in the VR Vocational Training Contents.

6.Analysis of Visual Attention of Students with Developmental Disabilities in Virtual Reality Based Training Contents.