[发明专利]一种融合功能电刺激的感知增强装置设计及其实现方法

说明书

本发明公开了一种融合功能电刺激的感知增强装置，包括电刺激模块，感知模块，电触觉模块、电生理电极模块、温度模块等，均集成在同一可拉伸弹性基板上。在外加电刺激作用下，产生可控的电触觉和温度信息，用于刺激人体的生理健康，支持人体康复与增强运动能力，通知融合功能电刺激的感知增强装置中的感知功能模块分别记录人体的电生理、温度和应变等信息，增强人体的感知能力，有助于人体康复与增强运动能力。本发明还提供一种外加电刺激下感知增强装置实现方法，为人们提供长时间、稳定的可控电刺激，为机器状态反馈到人体提供了一舒适的交互接口。

技术领域

本发明涉及柔性电子制造与生机电一体化领域，特别涉及种融合外加功能电刺激的增强感知装置及其实现方法。

背景技术

柔性电子感知器件与功能电刺激装置在生机电一体化领域得到了广泛应用，在人体微弱的生物电的感知应用中，可拉伸电子器件的感知能力受限，有待融合外加功能电刺激，增强各个部位生理活动能力和肌肉活性，提高人体动作的执行能力的时序，增强人体的康复训练和感知能力。

融合功能电刺激的感知增强装饰是一类重要的人机接口装置，在外加电场作用下，产生刺激信号作用于肌肉，实现对患者的康复治疗，感知模块记录到相应的信息。杨瑞嘉、苗盛巍等发明了一种功能性电刺激装置，刺激电流作用于肌肉，通过设定人体各个肢体部位动作的时序，模拟正常人运动的肌肉动作，实现对患者的康复治疗（杨瑞嘉，苗盛巍，徐贤彪，一种功能性电刺激装置及其方法: CN201220627712.2.）。邱爽等发明公开了一种功能性电刺激的精密控制方法，属于利用电脉冲刺激帮助残疾人康复的器械技术领域（邱爽，明东， 徐瑞，一种功能性电刺激的精密控制方法: CN201110131379.6）。但是目前的技术主要集中功能电刺激装置与柔性电子感知装置的分开研究，特别缺乏融合功能电刺激器件的柔性感知装置的产品，解决量化误差大、易于受到外界干扰、一致性等难题。

融合功能电刺激器件的柔性电子感知装置作为一种可嵌入或覆盖人体的高精尖装置，在不影响人体舒适度的情况下产生电触觉、声、光、温度等刺激信息，为融合功能电刺激器件的柔性电子感知装置在可控电刺激和感知方面提供了一种可行方案，增强了人体的感知能力，提高人体动作执行能力，有助于人体康复训练。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的第一目的在于面向残疾人提供一种融合外加功能电刺激的感知增强装置，包括基于同心共轴电容阵列的电触觉模块、基于加热线圈的温度刺激模块和基于网状金属电极的电生理反馈模块、基于薄膜应变片的皮肤应变感知模块、基于金属薄膜的热敏电阻的温度感知模块，当前刺激与感知功能模块均集成到同一块柔性基板上，在外加电场刺激作用下，刺激功能模块增强人体皮肤活性，感知装置记录到人体完成不同任务需要的压力。实现对人的感知增强功能，提出多功能集成的电刺激器件设计方法，实现对人体电刺激强度的量化评估与可控调节。

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的第二目的在于发明一种融合功能电刺激的感知增强实现方法。所设计的感知增强装置在没有外加电场作用同样能够记录人体的温度、皮肤应变和电生理等信号；所设计的感知增强装置在外加电场作用下，电容触觉刺激模块和电阻丝温度刺激模块分别产生电触觉和温度信息刺激人体肌肤的活动，方便感知模块记录人体的生理信号，增强感知并记录人体生理信号的幅值与强度，进一步研究外加电刺激强度与感知到信号强度之间的耦合关系，用于揭示外加电场与人体感知能力之间的关系，增强人体的感知能力和实现对人体感知的动态调节。

进一步地，所述外加电场刺激下的增强感知装置实现流程与方法，包括以下步骤：

（1）面向典型应用场景（以上肢不方便的人群来抓取喝水杯为例），感知增强装置贴合在手腕上；

（2）分别利用柔性排线与所设计装置的电刺激引脚端口和生理感知信号端口相连；

（3）施加外加电压并做作用于电刺激功能模块中；