[发明专利]基于神经电刺激的生物感知能力增强系统

说明书

本发明公开了一种基于神经电刺激的生物感知能力增强系统，包括电源模块、外部信息检测模块、A/D转换模块、微控制器、多通道微电流神经信号刺激模块；电源管理模块被配置为给其它模块提供正常的工作电压；外部信息检测模块被配置为检测设定的外部信息，并通过转换电路将检测到的外部信息转换为不同强度电压值送入A/D转换模块中；A/D转换模块被配置为将模拟的电压信号转换为数字量信号送到所述微控制器中；微控制器被配置为接收A/D转换模块输入的数字量信号，然后转换为不同强度值的刺激指令送入多通道微电流神经信号刺激模块中。本发明优点在于为有感知缺陷的人或动物进行感知重建甚至为其建立一种全新的感知能力提供了一种新的手段。

技术领域

本发明涉及神经生物学、智能控制科学、脑科学、电子技术等领域，尤其是涉及用于人或动物感知能力增强或修复的神经调控系统。

背景技术

触觉、视觉、听觉、味觉、嗅觉、痛、痒等都是感觉,是大脑对感觉细胞输入神经信号加工的产物。生物对外部世界这些信息的接收,最初只是通过受体在人或动物体内产生程序性的反应。但是这些感觉细胞一旦受到损伤，或者是神经通路受到阻碍，大脑就很难产生相应的感觉，而这些受到损伤的组织很难通过医学手段进行修复，因此人或动物也就失去了感知该信息的能力。

另外，在一些特殊的情况下，我们可能希望让人或动物拥有其本身不具有的感知能力，对于人来说可以扩展对外部世界的感知范围，对于动物来说，可以用于研究具有特定感知能力的动物机器人，用其来完成一些特殊环境下人类所不方便完成的任务。动物机器人具有机动灵活、能源自给、稳定性好、具有适应特定环境的运动能力等优点，当前国内外对此领域都有比较广泛的研究，但目前对动物机器人的研究大都局限于利用实验动物本身的特性，比如在研究鸽子机器人的时候大都会利用其远程归巢能力，研究犬类机器人的时候大都会利用其嗅觉，然而目前国内外的研究很少对动物本身不具有的感知能力进行拓展研究。

通过对人或动物的感知神经区域进行微电流刺激以影响生物本身的感知能力，可以更加全面的研究生物感知功能的神经工作机理，有利于进一步深入阐明生物感知神经系统的可塑性机制，用于人体感知功能的修复、增强和扩展，提升人的生活质量。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于神经电刺激的生物感知能力增强系统，一方面为感知功能受到损伤的生物（人或动物）提供一种感知能力修复的手段，可以让受试生物（人或动物）重新获取到受损的感知能力；另一方面提出一种为生物（人或动物）建立一种全新的感知能力的方法，使受试生物（人或动物）可以感受到之前不能感受到的外部信息；同时，本发明也为有感知障碍的人群提供了科学的治疗思路。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述基于神经电刺激的生物感知能力增强系统，包括电源模块、外部信息检测模块、A/D转换模块、微控制器、多通道微电流神经信号刺激模块；

所述电源管理模块，包括稳压电路、升压电路，被配置为给其它模块提供正常的工作电压；

所述外部信息检测模块，包括设定的外部信息检测传感器及转换电路，被配置为检测设定的外部信息，并通过所述转换电路将检测到的外部信息转换为不同强度的电压值，送入所述A/D转换模块中；

A/D转换模块，采用12位逐次逼近型模拟数字转换器，被配置为将模拟的电压信号转换为数字量信号，送到所述微控制器中；

微控制器，被配置为接收A/D转换模块输入的数字量信号，然后根据其大小转换为不同强度值的刺激指令，之后将该刺激指令通过UART送入所述多通道微电流神经信号刺激模块中；所述数字信号量与所述刺激指令的转换模型需提前根据不同需求建立，一般选择正相关的线性模型，然后将其对应关系写入微控制器中。

所述微控制器采用STM32F103RCT6为核心处理器，其本身集成有12位逐次逼近型模拟数字转换器，用于完成A/D转换模块和微控制器自身功能的实现。