[实用新型]一种基于电流点阵刺激的二维超声导盲杖

说明书

本实用新型公开了一种基于电流点阵刺激的二维超声导盲杖，包括导盲杖本体和设置在导盲杖本体上的刺激电极点阵、控制电路，控制电路包括单片机、信号转换器、多个超声波测距模块、多个脉冲分配器、刺激电流产生器，刺激电流产生器包括多个驱动电路、DC‑DC升压模块、恒流控制器，单片机输出端通过信号转换器与多个超声波测距模块电性连接，单片机输出端还与多个脉冲分配器输入端连接，多个脉冲分配器输出端分别连接多个驱动电路，多个驱动电路均连接DC‑DC升压模块输出端，每个驱动电路输出端与恒流控制器输出端连接刺激电极输入端。本实用新型探测范围扩大，使盲人感知到一定范围内障碍物的二维分布，可以探测移动目标。

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于电流点阵刺激的二维超声导盲杖。

背景技术

导盲杖用于帮助盲人出行探查前方不远处地面的障碍物，过去通常是一根简单的手杖，近年来出现了电子导盲杖。电子导盲杖较多采用超声波测距原理。它是利用超声波遇到障碍物会产生反射波，并且超声波在空气中传播速度基本不变的特性。只要测出超声波从发射一刻到遇到障碍物产生的反射波回到原来发射点的时间，就可以计算出障碍物的距离。超声波发射、接收并产生出障碍物回波传播时间的超声测距电路已经有模块化产品。大多数电子导盲杖利用超声测距模块测出障碍物距离，然后通过震动、语音等方式提示，以起到导盲的作用。但是这些产品只能提供单一方向上路障的信息，探测视野比较狭窄。

还有的电子导盲杖产品用微型摄像机进行摄像，通过图像分析软件得出图像特征，然后用语音进行描述和提醒。但是语言只能描述环境的一些特征信息，并不直观和具体。

人的感觉器官有视、听、触、嗅、味、冷热等，其中视觉接收的信息量是最大的。视觉能感知物体的二维轮廓信息，以及明暗和色彩信息。当视觉受损以后，没有其他感觉器官能够完全替代视觉的作用。在其他感觉中，只有触觉和冷热觉在人体上呈现二维分布。特别有用的是触觉，人体有些部位的触觉非常敏感和精细。借助一定方法，有可能让盲人通过触觉感知二维信息，从而部分替代视觉的二维信息感知功能。

在各种触觉再现方法中，电刺激产生的触觉由于刺激灵活、实现装置简单、脉冲参数精确可控等特点而受到研究者广泛关注。电触觉是模拟皮肤感受器对于物理刺激产生感受电位的原理，通过电极将刺激脉冲作用于皮肤感受器，并在刺激过程中通过改变刺激脉冲的幅值、频率等参数而使人产生不同的刺激感觉的一种触觉再现方法。电刺激脉冲具有恒压脉冲和恒流脉冲两种，前者比较简单。但是对人的刺激作用强弱主要与刺激电流有关，当用恒压型刺激脉冲时，刺激电流将随着接触电阻的变化而变化，刺激强度就有变化。而使用恒流型刺激脉冲时，刺激电流在一定接触电阻范围内保持不变，所以可以使刺激强度不随接触电阻而变化。但目前还没有一种基于恒流型刺激脉冲的二维超声导盲杖技术方案。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于电流点阵刺激的二维超声导盲杖，通过增加超声波探测的范围和通过给盲人皮肤电触觉的方式，可以获得障碍物在一个区域内实时的二维分布信息，以帮助盲人更好地感知环境。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于电流点阵刺激的二维超声导盲杖，包括导盲杖本体和设置在导盲杖本体上的刺激电极点阵，以及设计在导盲杖本体内的控制电路，所述控制电路包括单片机、信号转换器、多个超声波测距模块、多个脉冲分配器、刺激电流产生器，所述刺激电流产生器包括多个驱动电路、DC-DC升压模块、恒流控制器，所述单片机输出端通过信号转换器与多个超声波测距模块电性连接，所述单片机输出端还与多个脉冲分配器输入端连接，所述多个脉冲分配器输出端分别连接多个所述驱动电路，所述多个所述驱动电路均连接DC-DC升压模块输出端，所述每个驱动电路输出端与恒流控制器输出端连接刺激电极输入端。

优选的，所述超声波测距模块为N个，所述刺激电极阵列有N列刺激电极，且每列刺激电极有M个刺激电极，M的取值是根据在有效探测距离内需要的距离分辨率，则M＝L/S，其中L为有效探测距离，S为距离分辨率。