佩戴式多功能觸覺(jué)電刺激腕帶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及到可穿戴設(shè)備、人機(jī)交互和醫(yī)療康復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種佩戴式多 通道觸覺(jué)電刺激腕帶。
【背景技術(shù)】
[0002] 智能腕帶作為一種可穿戴的輕便型智能設(shè)備，因?yàn)槠渑c環(huán)境良好的交互功能，已 經(jīng)成為當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)浪潮中關(guān)注熱點(diǎn)之一。根據(jù)環(huán)境變化或是預(yù)先設(shè)定，智能腕帶通過(guò)提供 人工觸覺(jué)告知使用者相關(guān)信息，W便使用者及時(shí)判斷做出相應(yīng)動(dòng)作。
[0003] 人主要通過(guò)皮膚來(lái)感知周遭環(huán)境的觸覺(jué)反饋。人體皮下有六種觸覺(jué)感受器，在自 然環(huán)境下，人的皮膚受到擠壓，相應(yīng)的，觸覺(jué)感受器受到擠壓，同時(shí)在與感受器相連的傳入 神經(jīng)束中產(chǎn)生動(dòng)作電位，神經(jīng)電信號(hào)傳入CNS(中樞神經(jīng)系統(tǒng)），進(jìn)而人能感受到觸覺(jué)。根據(jù) 感受觸感的快慢和感受器的感受區(qū)域可W將感受器分為四類(lèi):FAUfast adaptation)、 FAII、SAI、SAII，振動(dòng)感可W由FA型感受器感受到，壓力感可由SA型感受器感受到，紋理、粗 糖感等復(fù)雜觸覺(jué)可能是上述幾種感受器綜合作用的效果。
[0004] 產(chǎn)生人工觸覺(jué)的方式主要是振動(dòng)觸覺(jué)和電觸覺(jué)，其中電觸覺(jué)能夠產(chǎn)生更為豐富的 觸覺(jué)信息。振動(dòng)觸覺(jué)本質(zhì)上是通過(guò)對(duì)皮膚造成機(jī)械變形來(lái)引起觸覺(jué)，而電觸覺(jué)本質(zhì)上是直 接用電流刺激皮膚下的感受器/神經(jīng)纖維束來(lái)引起觸覺(jué)的，電觸覺(jué)更為直接。振動(dòng)觸覺(jué)實(shí)現(xiàn) 起來(lái)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)振動(dòng)感，但是受限于振動(dòng)電極面積，空間分辨率不高，主要用做觸覺(jué)提示 用。電觸覺(jué)空間分辨率更高，能夠?qū)崿F(xiàn)壓力感、振動(dòng)感、滑覺(jué)、剛度等復(fù)雜信息。
[0005] 經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN103500488A，專(zhuān)利名稱(chēng)為:通過(guò)智能手環(huán)對(duì) 駕駛員進(jìn)行提醒的方法、系統(tǒng)和智能手環(huán)，申請(qǐng)日為2013年10月08日。該發(fā)明提出了一種通 過(guò)智能手環(huán)對(duì)駕駛員進(jìn)行提醒的方法、系統(tǒng)和智能手環(huán)，其中方法包括W下步驟:智能手環(huán) 獲取提醒指令，W及智能手環(huán)向車(chē)輛的駕駛員發(fā)出振動(dòng)提醒。該手環(huán)通過(guò)改變振動(dòng)的幅值 和次數(shù)來(lái)提供人工觸覺(jué)反饋。該手環(huán)存在W下不足：1、通過(guò)改變振動(dòng)的幅值僅僅提供了不 同強(qiáng)度的振動(dòng)感覺(jué)，人工觸覺(jué)種類(lèi)單一，不能滿(mǎn)足智能腕帶提供豐富感覺(jué)的要求;2、通過(guò)不 同的振動(dòng)次數(shù)來(lái)區(qū)分不同的動(dòng)作要求，直觀上不便于記憶，同時(shí)多次振動(dòng)加大了延時(shí)，有損 智能手環(huán)/腕帶的實(shí)時(shí)性能。
[0006] 經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN103830841A，專(zhuān)利名稱(chēng)為:可穿戴的經(jīng)皮膚 的電刺激設(shè)備及其使用方法，申請(qǐng)日為2013年11月26日。該設(shè)備包括主單元和輔單元，該主 單元包括第一經(jīng)皮膚電極，而輔單元包括第二經(jīng)皮膚電極。該設(shè)備可W能夠無(wú)線(xiàn)通信。主單 元和輔單元被置于用戶(hù)皮膚上的兩個(gè)位置，例如，用戶(hù)的頭部或頸部。第一和第二經(jīng)皮膚電 極是電連接。電刺激被驅(qū)動(dòng)于運(yùn)兩個(gè)電極之間。電刺激誘導(dǎo)該設(shè)備的用戶(hù)的認(rèn)知效果。該電 刺激設(shè)備存在W下不足：1、僅僅具備單通道，無(wú)法滿(mǎn)足豐富人工觸覺(jué)的要求;2、用于通過(guò)刺 激頭部來(lái)激活腦部神經(jīng)和皮層等敏感部位，從電刺激的強(qiáng)度來(lái)說(shuō)無(wú)法滿(mǎn)足皮膚等敏感性較 低的地方;3、體積較大，重量較重，無(wú)法滿(mǎn)足腕帶的體積和重量限制。
[0007] 總體來(lái)說(shuō)，之前的電刺激器多數(shù)笨重體積大，通道數(shù)少，難W同時(shí)滿(mǎn)足可穿戴的輕 量化設(shè)計(jì)要求和觸覺(jué)神經(jīng)電刺激多樣化的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于現(xiàn)有智能腕帶和電刺激設(shè) 備的不足，基于輕量化和人工觸覺(jué)多樣化的需求的佩戴式多功能觸覺(jué)電刺激腕帶。
[0009] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種佩戴式多功能觸覺(jué)電刺激腕帶，包括:腕 帶本體;控制裝置，所述控制裝置設(shè)置在所述腕帶本體上，在所述控制裝置內(nèi)設(shè)有控制電 路;刺激點(diǎn)，所述刺激點(diǎn)的數(shù)量為若干個(gè)，所述刺激點(diǎn)設(shè)置在所述腕帶本體內(nèi)壁上，所述刺 激點(diǎn)與所述控制電路連接;其中所述控制電路包括:主控忍片，所述主控忍片輸出電壓脈沖 信號(hào)，所述主控忍片記為第一忍片;恒流源模塊，所述恒流源模塊與所述主控忍片連接，所 述恒流源模塊將所述電壓脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流脈沖信號(hào)；極性轉(zhuǎn)換模塊，所述極性轉(zhuǎn)換模 塊與所述恒流源模塊連接，所述極性轉(zhuǎn)換模塊用于將所述電流脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成正負(fù)脈沖信 號(hào);柔性電極模塊，所述柔性電極模塊通過(guò)多路復(fù)用模塊與所述極性轉(zhuǎn)換模塊連接，所述多 路復(fù)用模塊將所述正負(fù)脈沖信號(hào)分配到所述柔性電極模塊;所述柔性電極模塊與所述刺激 點(diǎn)連接;相互連接的供電模塊及電壓轉(zhuǎn)換模塊，所述供電模塊通過(guò)所述電壓轉(zhuǎn)換模塊與所 述主控忍片、所述恒流源模塊、所述極性轉(zhuǎn)換模塊及所述多路復(fù)用模塊連接W供電。
[0010] 優(yōu)選地，所述恒流源模塊由第一級(jí)差分放大電路和第二級(jí)電壓跟隨電路組成；其 中所述第一級(jí)差分放大電路包括:第一電阻RU第二電阻R2、第六電阻R6、第一電容Cl及第 一放大器Ul;所述第一放大器Ul的正相輸入端通過(guò)所述第六電阻R6接收所述主控忍片輸出 的所述電壓脈沖信號(hào)Vorder,所述第一放大器Ul的反相輸入端通過(guò)所述第一電阻Rl接收所 述主控忍片輸出的所述電壓脈沖信號(hào)Vorder,所述第一放大器Ul的電源端與電壓端連接， 所述第一放大器Ul的接地端接地，所述第一電容Cl連接在所述電壓端與地端之間；
[0011] 所述第二級(jí)電壓跟隨電路包括:第S電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第一電容 C2、負(fù)載電阻Rload及第二放大器U2;所述第二放大器U2的反相輸入端通過(guò)所述第五電阻R5 與所述第一放大器Ul的正相輸入端連接，所述第二放大器U2的正相輸入端通過(guò)串聯(lián)的第= 電阻R3和第四電阻R4連接在所述第一放大器Ul的輸出端與所述第二電阻R2的連接點(diǎn)，所述 第一電容C2連接在所述電壓端與地端之間，所述負(fù)載電阻Rload的一端與所述第二放大器 U2的正相輸入端連接，所述負(fù)載電阻Rload的另一端接地;所述第二放大器U2的輸出端與所 述第二放大器U2的反相輸入端連接。
[0012] 優(yōu)選地，所述極性轉(zhuǎn)換模塊包括極性轉(zhuǎn)換忍片W及分別與所述極性轉(zhuǎn)換忍片連接 的第一=極管Q1、第二=極管Q2、第==極管Q3、第四=極管Q4、第一二極管D1、第二二極管 D2、第S二極管D3及第四二極管D4，所述極性轉(zhuǎn)換忍片記為第二忍片;其中
[0013] 所述第一 S極管Ql的集電極與所述負(fù)載電阻Rload-端上的電壓Vout連接，所述 第四=極管Q4的集電極與所述第一=極管Ql的發(fā)射極連接，所述第四=極管Q4的發(fā)射極與 所述負(fù)載電阻Rload-端上的電壓Vout連接；
[0014] 所述第二S極管Q2的集電極與所述負(fù)載電阻Rload-端上的電壓Vout連接，所述 第==極管Q3的集電極與所述第二=極管Q2的發(fā)射極連接，所述第==極管Q3的發(fā)射極與 所述負(fù)載電阻Rload-端上的電壓Vout連接；
[0015] 第一二極管Dl的正極與所述第一=極管Ql的發(fā)射極連接，所述第一二極管Dl的負(fù) 極與所述第一=極管Ql的集點(diǎn)極連接；
[0016] 第二二極管D2的正極與所述第二=極管Q2的發(fā)射極連接，所述第二二極管D2的負(fù) 極與所述第二=極管Q2的集點(diǎn)極連接；
[0017] 第=二極管D3的正極與所述第==極管Q3的發(fā)射極連接，所述第=二極管D3的負(fù) 極與所述第==極管Q3的集點(diǎn)極連接；
[0018] 第四二極管D4的正極與所述第四S極管Q4的發(fā)射極連接，所述第四二極管D4的負(fù) 極與所述第四=極管Q4的集點(diǎn)極連接；
[0019] 所述第一=極管Ql的基極與所述極性轉(zhuǎn)換忍片的控制引腳Pl連接，所述第二=極 管Q2的基極與所述極性轉(zhuǎn)換忍片的控制引腳Nl連接，所述第==極管Q3的基極與所述極性 轉(zhuǎn)換忍片的控制引腳P2連接，所述第四S極管Q4的基極與所述極性轉(zhuǎn)換忍片的控制引腳N2 連接；
[0020] 所述多路復(fù)用模塊通過(guò)所述極性轉(zhuǎn)換忍片的LP端與所述第四S極管Q4的集電極 與所述第一=極管Ql的發(fā)射極的連接點(diǎn)連接；
[0021] 所述多路復(fù)用模塊通過(guò)