[發明專利]基于神經電刺激的生物感知能力增強系統

在審

• 申請號: 201810473470.8
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108653917A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 尚志剛;楊龍;王宏昌;萬紅;盧俊杉;王振龍
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: A61N1/36
• 分類號: A61N1/36
• 代理公司: 鄭州異開專利事務所(普通合伙) 41114
• 代理人: 韓華

本發明公開了一種基于神經電刺激的生物感知能力增強系統，包括電源模塊、外部信息檢測模塊、A/D轉換模塊、微控制器、多通道微電流神經信號刺激模塊；電源管理模塊被配置為給其它模塊提供正常的工作電壓；外部信息檢測模塊被配置為檢測設定的外部信息，并通過轉換電路將檢測到的外部信息轉換為不同強度電壓值送入A/D轉換模塊中；A/D轉換模塊被配置為將模擬的電壓信號轉換為數字量信號送到所述微控制器中；微控制器被配置為接收A/D轉換模塊輸入的數字量信號，然后轉換為不同強度值的刺激指令送入多通道微電流神經信號刺激模塊中。本發明優點在于為有感知缺陷的人或動物進行感知重建甚至為其建立一種全新的感知能力提供了一種新的手段。

技術領域

本發明涉及神經生物學、智能控制科學、腦科學、電子技術等領域，尤其是涉及用于人或動物感知能力增強或修復的神經調控系統。

背景技術

觸覺、視覺、聽覺、味覺、嗅覺、痛、癢等都是感覺,是大腦對感覺細胞輸入神經信號加工的產物。生物對外部世界這些信息的接收,最初只是通過受體在人或動物體內產生程序性的反應。但是這些感覺細胞一旦受到損傷，或者是神經通路受到阻礙，大腦就很難產生相應的感覺，而這些受到損傷的組織很難通過醫學手段進行修復，因此人或動物也就失去了感知該信息的能力。

另外，在一些特殊的情況下，我們可能希望讓人或動物擁有其本身不具有的感知能力，對于人來說可以擴展對外部世界的感知范圍，對于動物來說，可以用于研究具有特定感知能力的動物機器人，用其來完成一些特殊環境下人類所不方便完成的任務。動物機器人具有機動靈活、能源自給、穩定性好、具有適應特定環境的運動能力等優點，當前國內外對此領域都有比較廣泛的研究，但目前對動物機器人的研究大都局限于利用實驗動物本身的特性，比如在研究鴿子機器人的時候大都會利用其遠程歸巢能力，研究犬類機器人的時候大都會利用其嗅覺，然而目前國內外的研究很少對動物本身不具有的感知能力進行拓展研究。

通過對人或動物的感知神經區域進行微電流刺激以影響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經工作機理，有利于進一步深入闡明生物感知神經系統的可塑性機制，用于人體感知功能的修復、增強和擴展，提升人的生活質量。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于神經電刺激的生物感知能力增強系統，一方面為感知功能受到損傷的生物（人或動物）提供一種感知能力修復的手段，可以讓受試生物（人或動物）重新獲取到受損的感知能力；另一方面提出一種為生物（人或動物）建立一種全新的感知能力的方法，使受試生物（人或動物）可以感受到之前不能感受到的外部信息；同時，本發明也為有感知障礙的人群提供了科學的治療思路。

為實現上述目的，本發明采取下述技術方案：

本發明所述基于神經電刺激的生物感知能力增強系統，包括電源模塊、外部信息檢測模塊、A/D轉換模塊、微控制器、多通道微電流神經信號刺激模塊；

所述電源管理模塊，包括穩壓電路、升壓電路，被配置為給其它模塊提供正常的工作電壓；

所述外部信息檢測模塊，包括設定的外部信息檢測傳感器及轉換電路，被配置為檢測設定的外部信息，并通過所述轉換電路將檢測到的外部信息轉換為不同強度的電壓值，送入所述A/D轉換模塊中；

A/D轉換模塊，采用12位逐次逼近型模擬數字轉換器，被配置為將模擬的電壓信號轉換為數字量信號，送到所述微控制器中；

微控制器，被配置為接收A/D轉換模塊輸入的數字量信號，然后根據其大小轉換為不同強度值的刺激指令，之后將該刺激指令通過UART送入所述多通道微電流神經信號刺激模塊中；所述數字信號量與所述刺激指令的轉換模型需提前根據不同需求建立，一般選擇正相關的線性模型，然后將其對應關系寫入微控制器中。

所述微控制器采用STM32F103RCT6為核心處理器，其本身集成有12位逐次逼近型模擬數字轉換器，用于完成A/D轉換模塊和微控制器自身功能的實現。