一种经皮刺激仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种经皮刺激仪。该经皮刺激仪包括上位ＰＣ机、单片机、显示模块、Ａ／Ｄ转换器、Ｄ／Ａ转换器、信号调整电路、噪声刺激装置和反馈电路，信号调整电路包括幅值调整电路，反馈电路含有ＲＭＳ／ＤＣ转换电路；ＰＣ机、显示模块、Ａ／Ｄ转换器和Ｄ／Ａ转换器分别与单片机电连接，反馈电路的ＲＭＳ／ＤＣ转换电路与Ａ／Ｄ转换器电连接，信号调整电路与Ｄ／Ａ转换器、噪声刺激装置分别电连接。本实用新型专利技术的有益效果是：将产生的白噪声波形转换成电噪声刺激或机械振动噪声刺激，以满足人体发生随机共振现象的产生条件，再给予手部合适强度的电噪声或振动噪声刺激以降低手部感觉阈限，从而增强手部精细动作水平。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种应用人体感觉系统中的随机共振现象增强手部精细动作水 平的装置，特别是涉及一种通过给予手部一定量的电流或者振动噪声刺激，从而提升手指 精细动作水平的装置。
技术介绍
手部精细动作是以触觉为基础的一种复杂动作，是人类生活的基础。但是随着年 龄的增长的影响，手部精细动作水平也会降低。另外，在某些特殊行业或者领域中，比如需 要操作精密仪器的工人和实施手术的大夫，手部精细动作水平的高低直接决定了工作完成 的质量。一般的改善精细动作的办法需要通过长期的训练和锻炼，又费时又费力。目前尚 未有快速改善人体手部精细动作的方法和装置。
技术实现思路
本技术的目的是针对人们急需改善人体手部精细动作水平这一问题而提供 一种经皮刺激仪。在某些非线性系统中，噪声能够起到放大微弱信号的作用，这种现象被称之为随 机共振现象。人体神经系统中广泛存在随机共振现象，并且这种现象已经被用来增强或弥 补人体感觉功能。为达到上述目的，本技术利用人体感觉系统中的随机共振现象来增 强手部精细动作水平。根据随机共振现象产生所需的条件，首先开发增强人体感觉功能的经皮刺激仪。 该经皮刺激仪产生的白噪声电流刺激或者机械噪声刺激，施加在人体皮肤上，通过降低人 体感觉阈值，从而起到增强手部精细动作水平。本技术采用下位机与上位PC机进行交 互，由下位机控制产生随机的白噪声信号，通过电压-电流转换电路或者电压-振动转换装 置，来产生白噪声电流刺激或机械噪声刺激。为实现上述目的，本技术采取的具体技术方案如下该经皮刺激仪主要包括 上位PC机、单片机、显示模块、模拟/数字转换器、数字/模拟转换器、信号调整电路、噪声 刺激装置和反馈电路，所述信号调整电路含有幅值调整电路，所述反馈电路含有RMS/DC转 换电路；所述PC机、显示模块、模拟/数字转换器和数字/模拟转换器分别与单片机电连 接，反馈电路的RMS/DC转换电路与模拟/数字转换器电连接，信号调整电路与数字/模拟 转换器、噪声刺激装置分别电连接。进一步地，本技术所述噪声刺激装置包括电噪声刺激器，所述电噪声刺激器 含有电压/电流转换电路。进一步地，本技术所述电噪声刺激器包括过流保护电路，过流保护电路与电 压/电流转换电路、反馈电路分别电连接。进一步地，本技术所述噪声刺激装置包括振动噪声刺激器，所述振动噪声刺 激器含有相互电连接的振动驱动电路和振荡器，振动驱动电路与反馈电路电连接。进一步地，本技术所述信号调整电路还包括滤波电路和跟随电路，所述信号 调整电路的滤波电路、幅值调整电路和跟随电路依次串联。进一步地，本技术所述反馈电路还包括滤波电路和放大电路，所述反馈电路 的滤波电路、放大电路和RMS/DC转换电路依次串联。进一步地，本技术还包括控制按键，所述各控制按键分别通过单片机的I/O 口与单片机电连接。与现有技术相比，本技术的有益效果是本技术使用DDWS波形发生技 术，产生白噪声波形，通过电压/电流转换电路转换成电噪声刺激，或者通过振动驱动电路 和振荡器转换成振动噪声刺激，以满足发生随机共振现象产生的条件。应用人体感觉系统 中的随机共振现象，通过给予手部一定强度的电噪声刺激或者振动噪声刺激以降低人体手 部的感觉阈限，从而增强手部精细动作水平。附图说明图1是本技术经皮刺激仪一种实施方式的结构示意框图；图2是本技术经皮刺激仪上位PC机产生白噪声信号的工作流程图；图3是本技术经皮刺激仪电噪声刺激器中的电压/电流转换电路原理图；图4是本技术经皮刺激仪电噪声刺激器中的过流保护电路原理图；图5是本技术经皮刺激仪单片机的工作流程图；图6是使用本技术经皮刺激仪刺激人体手部时完成手指灵活性测试所需时 间与电噪声刺激强度的关系图；图7是使用本技术经皮刺激仪刺激人体手部时完成手指灵活性测试所需时 间与机械噪声刺激强度的关系图。具体实施方式作为本技术的一种实施方式，图1所示的经皮刺激仪包括上位PC机、单片机、 显示模块、控制按键、模拟/数字(A/D)转换器、数字/模拟(D/A)转换器、信号调整电路、 噪声刺激装置和反馈电路。其中，上位PC机、显示模块、各控制按键、模拟/数字转换器和数字/模拟转换器 分别与单片机电连接。其中，各控制按键分别与单片机的I/O 口电连接。单片机是下位机系统的控制核心，可选用具有较大数据存储空间的MSP430系列 单片机，或其他类型的单片机，例如AVR系列单片机、PIC系列单片机等。如果所选用的单 片机自带模拟/数字转换器、数字/模拟转换器，则无需另行配备模拟/数字转换器和数字 /模拟转换器。若单片机未自带模拟/数字转换器、数字/模拟转换器，则模拟/数字转换器可以 选用8bit、10bit或者12bit分辨率的与单片机电平兼容的A/D转换器。若单片机未自带 数字/模拟转换器，则数字/模拟转换器可以选用12bit、14bit或者16bit分辨率，与单片 机电平兼容的数字/模拟转换器。图1中，信号调整电路包括依次串联的滤波电路、幅值调整电路和跟随电路，滤波 电路与数字/模拟转换器电连接。信号调整电路主要实现输出刺激大小的调整。其中，幅值调整电路由反相比例运算电路构成，通过改变反馈电阻的阻值，调节幅值调整电路的放 大倍数，从而实现输出刺激大小的调整。本技术中，噪声刺激装置可同时设置有电噪声刺激器和振动噪声刺激器。通 过在信号调整电路后安装一个单刀双掷(SPDT)开关使本技术经皮刺激仪在使用时， 信号调整电路或与电噪声刺激器电连接，或与振动噪声刺激器电连接，由此选择输出刺激 形式是电噪声刺激或者是机械噪声刺激。电噪声刺激器中含有电压/电流转换电路，可将 电压/电流转换电路与信号调整电路电连接。振动噪声刺激器则含有相互电连接的振动驱 动电路和振荡器，可通过振动驱动电路与信号调整电路电连接。在图1所示的实施例中，电噪声刺激器包括电压/电流转换电路和过流保护电路。 如图4所示，在过流保护电路中，跟随电路、电压比较电路和信号锁存电路依次串联，过流 保护电路的跟随电路与电压/电流转换电路电连接。信号调整电路中的跟随电路或与电噪 声刺激器的电压/电流转换电路(V/I转换电路)电连接，或与振动噪声刺激器的振动驱动 电路电连接。电压/电流转换电路如图3所示，Vin为信号调整电路输出的幅值可调的白噪声 模拟信号，通过推挽式的共基极放大电路进行初级电压放大，该电压通过运算放大器进行 跟随，最后通过共集电极电流放大电路，实现恒电流输出。机械噪声刺激器含有相互电连接的振动驱动电路和振荡器。振动驱动电路采用无 输出电容(OCL)的功率放大电路，可以使输出电流达到IOOmA以上。振荡器可以由电磁铁结 构的小继电器改造而来即拆除小继电器的外壳，把继电器的悬臂梁非固定端往上折起，使 悬臂梁非固定端方便地与皮肤接触，引出继电器的两个控制端与振动驱动电路进行连接， 再给继电器安装一外壳。使用时，将振荡器粘贴在人体手背上，并使继电器的悬臂梁非固定 端与手背皮肤接触，从而给予人体手部机械噪声刺激。本技术振荡器结构简单，体积小 巧，便于固定安装。将振动驱动电路与所述继电器的两个控制端相连接，给予适当的交流信 号后，线圈上便会产生顺时针或者逆时针流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种经皮刺激仪，其特征是：包括上位ＰＣ机、单片机、显示模块、模拟／数字转换器、数字／模拟转换器、信号调整电路、噪声刺激装置和反馈电路，所述信号调整电路含有幅值调整电路，所述反馈电路含有ＲＭＳ／ＤＣ转换电路；所述ＰＣ机、显示模块、模拟／数字转换器和数字／模拟转换器分别与单片机电连接，反馈电路的ＲＭＳ／ＤＣ转换电路与模拟／数字转换器电连接，信号调整电路与数字／模拟转换器、噪声刺激装置分别电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，高天昀，刘杰，艾磊，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]