本發(fā)明涉及到一種通過10μa-2ma的微電流刺激人的大腦，而帶來對大腦功能的改變的經(jīng)顱直流電刺激智能設(shè)備。

背景技術(shù)：

由于現(xiàn)代生活節(jié)奏快，工作壓力大。很多人都感受疲倦，抑郁，焦慮等腦問題。而腦疾病，包括老年癡呆，抑郁癥等也嚴(yán)重的威脅著人們的生活質(zhì)量。同時，人們也希望通過一種可行的技術(shù)，提高自己的腦潛力，包括，提高運算力和認(rèn)知力。自2012年國際上對經(jīng)顱直流電刺激技術(shù)的研究呈現(xiàn)指數(shù)上升的趨勢。為此，我們設(shè)計了一款集成度很高的經(jīng)顱電流刺激的方案。電流刺激范圍從10μa-2ma。時間從1-40分鐘，其中ma級的為1-20分鐘。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載大約有45%的電流會被送至顱骨并達(dá)到大腦皮層，產(chǎn)生有效刺激，可以提高包括但不限于使用者精力恢復(fù)，認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)能力和手眼協(xié)調(diào)能力，睡眠質(zhì)量和游戲反應(yīng)能力。

目前經(jīng)顱直流電刺激設(shè)備的使用，特別是在家用中，面臨一個無法控制劑量的問題。比如按規(guī)定每人每天使用經(jīng)顱直流電刺激的2.0ma電流進(jìn)行經(jīng)顱刺激的時間不得超過20分鐘，但是很可能有些人為了追求效果或者迷戀效果，而延長刺激時間，甚至一天達(dá)到2小時以上，這樣對經(jīng)顱直流電刺激的使用帶來很多不確定的因素。

針對這樣一個不確定因素，我們決定增加使用者識別功能。就是在經(jīng)顱直流電刺激設(shè)備上增加指紋識別模塊或者虹膜識別模塊。采用這樣的方式，我們可以有效的防止濫用設(shè)備，以保障用戶的使用安全性和效果。。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于創(chuàng)造一種基于經(jīng)顱直流電刺激技術(shù)的智能穿戴設(shè)備。它是由控制軟件設(shè)置刺激類型的輸出，通過兩個表面電極對大腦特定區(qū)域，包括但不限于腦電圖國際10-20系統(tǒng)或國際10%系統(tǒng)的位置、身體上的若干刺激部位，比如肩，臂，頸等。進(jìn)行微弱極化直流電刺激，來取得對人腦功能的一些調(diào)整和改善。根據(jù)極性的不同，刺激分為陽極刺激和陰極刺激，這個極性主要依據(jù)電極相對電源地的電壓，負(fù)的并且最小的是陰極，反之是陽極。在神經(jīng)元水平，經(jīng)顱直流電刺激對皮質(zhì)興奮性調(diào)節(jié)的基本機(jī)制是依據(jù)刺激的極性不同引起靜息膜電位超極化或者去極化的改變。陽極刺激通常使皮層的興奮性提高，陰極刺激降則低皮層的興奮性。膜的極化是經(jīng)顱直流電刺激刺激后即刻作用的主要機(jī)制。

為了實現(xiàn)上述功能，我們設(shè)計了基于經(jīng)顱直流電刺激技術(shù)的智能穿戴設(shè)備，包括殼體和一對表面電極和電極的固定物，殼體內(nèi)部有電路板，電極通過導(dǎo)線與電路板連接，電極導(dǎo)線采用3.5mm針式一分二電極導(dǎo)線，防銹蝕、導(dǎo)電性強(qiáng)。電極線插頭用不同的顏色標(biāo)記極性，暖色電極為陽極，冷色或白色、黑色電極為陰極。當(dāng)調(diào)整電路時，電極的陰極相對電壓不變，陽極的將會改變，從正數(shù)變?yōu)樨?fù)數(shù)。表面電極主體為海綿材質(zhì)，數(shù)量為2個，海綿電極直徑在4cm-6cm，海綿厚度在5mm-12mm,電極為圓形，外部為優(yōu)質(zhì)橡膠一體成型，貼合性好。保證電極總面積在13平方厘米以上，會使得刺激比較舒服。電極背面有魔鬼貼的粘面，便于固定到頭帶或頭套上。表面電極還包括溫度傳感器測量電極表面溫度。用于獲取電極溫度，當(dāng)溫度高于某個值，則需要斷開電路，以保護(hù)用戶免于電灼傷。

電極頭套設(shè)計如下：頭套上開孔對應(yīng)腦電圖定位點，點數(shù)可以是21、23、71、73、75。這些孔鎖邊，內(nèi)部縫有魔鬼貼絨面，用于固定電極。每個孔內(nèi)有對應(yīng)的導(dǎo)線，該導(dǎo)線接入設(shè)備通過撥動開關(guān)來標(biāo)識刺激點位置。

該發(fā)明所設(shè)計電路板包括3.3v單片機(jī)、升壓電路、3.3v藍(lán)牙模塊、屏、電流采集電路、壓控恒流源、按鍵組、充電口、電極口和9v電池，以及升級版包括無線模塊、用戶識別模塊和存儲模塊。充電口與9v電池相連，電極口與恒流源相連，顯示屏通過電平轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)相連，升壓模塊與9v電池相連，藍(lán)牙與單片機(jī)相連，電流采集電路與電極和單片機(jī)相連，壓控恒流源通過dac芯片與單片機(jī)相連，電池電壓檢測電流與9v電池和單片機(jī)的ad相連。升級版的無線模塊和識別模塊以及存儲模塊與單片機(jī)相連，電極溫度檢測電路與電極和單片機(jī)相連，頭套定位導(dǎo)線通過io擴(kuò)展芯片與單片機(jī)相連。殼體上裝有開關(guān)按鈕，用于切換接通刺激電路電源和關(guān)閉刺激電路電源或接受9v電池充電。按鍵板模塊包括兩個控制按鈕和指示燈，一個按鈕用于設(shè)置套餐，另外一個按鍵用于運行套餐，指示燈在設(shè)置、運行和缺電情況分別顯示三種顏色。

本發(fā)明為了確保刺激效果，有效的控制用戶使用劑量，采用指紋或虹膜識別進(jìn)行用戶識別，以避免用戶每天的使用時間超過推薦的最大時間。同時記錄用戶使用信息，包括但不限于刺激點組，刺激時長，使用時間，使用次數(shù)等。將這些數(shù)據(jù)提交到云平臺上進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和分析。并可以適當(dāng)干預(yù)一直嘗試過量使用的用戶。云平臺還提供用戶分享使用經(jīng)驗和體驗的論壇。

刺激電路提供直流電刺激，包括直線、周期、隨機(jī)、脈沖等波形刺激，電流大小嚴(yán)格控制電流在10μa-2ma，以保證安全有效的電刺激。

本發(fā)明所提供的套餐包括：1ma，20分鐘的tdcs；1.5ma、15分鐘的tdcs；1.5ma、20分鐘的tdcs；2ma、5分鐘的tdcs；2ma，15分鐘的tdcs；50μa，0.5hz的對稱方波，40分鐘的ces；400μa，0.5hz的對稱方波，20分鐘的ces。

本發(fā)明的安全相關(guān)方案包括：采用設(shè)備運行刺激模式和充電模式隔離，即在充電時不能進(jìn)行刺激；采用9v電池供電，保證電源部分的供電安全；采用ma級保險絲，當(dāng)電極電流超過設(shè)定限則直接燒通；采用使用者識別，用戶使用前確認(rèn)他為合法用戶，本機(jī)記錄他刺激時間，超過時間則限制使用；通過電流采集模塊采集輸出電流，如果過大，則關(guān)閉設(shè)備；檢測電極溫度，如果超過設(shè)定限制則設(shè)備停止工作；電極采用面積在13平方厘米以上、5毫米厚度以上的海綿，緩沖電流刺激。

本發(fā)明還提供外部檢測設(shè)備，包括但不限于傳感器的接入。并提供appsdk進(jìn)行二次開發(fā)。

附圖說明

圖1是主機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是電極帽示意圖，圖3是主機(jī)電路板原理框圖。

具體實施方式

通過頭帶或電極帽將表面電極按照推薦的定位點固定在頭皮表面，若有頭發(fā)，請將刺激點位置的頭發(fā)浸濕，并正確放置陽極和陰極，其中紅色為陽極，黑色或白色為陰極。

將電源按鈕撥到打開位置，指示燈亮藍(lán)燈，說明設(shè)備已正常工作。

選擇設(shè)置按鈕，可點擊循環(huán)設(shè)置七種模式，液晶屏的顯示會發(fā)生相應(yīng)的變化。若不使用手機(jī)app,可通過主機(jī)側(cè)面的藍(lán)牙撥碼開關(guān)關(guān)閉藍(lán)牙功能。

點擊運行按鈕，指示燈亮綠燈，電極開始輸出安全微電流，主機(jī)顯示屏指示訓(xùn)練模式和時長。

設(shè)備持續(xù)工作，計時結(jié)束時設(shè)備自動關(guān)閉。

撥動藍(lán)牙撥碼開關(guān)，則藍(lán)牙處于開啟狀態(tài)，打開手機(jī)app模式?？梢栽谑謾C(jī)上自由設(shè)置刺激時間，波形模式，電流上下限等參數(shù)。完成設(shè)置后，點擊運行，則設(shè)備停止前面的運行，重新按照新設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行刺激。

當(dāng)設(shè)備電池電量不足時，指示燈亮紅燈，設(shè)備停止工作。

通過云平臺申請開啟用戶識別模式：用戶在開啟后首次使用，通過指紋系統(tǒng)或虹膜系統(tǒng)登記用戶信息；之后每次使用之前，需要進(jìn)行指紋或虹膜識別，判定是否是已存在用戶，如果不是，則提醒登記用戶，如果是的，則從設(shè)備的內(nèi)置存儲器中讀取當(dāng)天的刺激記錄，如果沒有進(jìn)行過，或者累計時間低于40分鐘，則允許刺激，刺激時間最長為40分鐘減去當(dāng)日已刺激時間。（天的計算按0點到23點59分）。

用戶可以通過app，查看自己的刺激記錄，豐富個人信息和分享刺激體驗和自己的方法。