CN212364964U - 非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制系统及装置 - Google Patents

Abstract

非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制系统及装置涉及人机交互技术领域，解决了现有舌触装置得到电极信息少的问题，包括支撑体、信息采集与传输模块、连接支撑体的舌触碰信息感知层、舌触力反馈层和胶质层，舌触碰信息感知层的下表面上设有下电极触点一，上表面上设有上电极触点一，胶质层上对应上电极触点一设有通孔，舌触力反馈层的下表面上对应通孔设有电极触点二，通过舌头用力碰触舌触碰信息感知层，上电极触点一能够接触到与其对应的电极触点二，此时上电极触点一和\或电极触点二发送上电极触点一的电极信号至信息采集与传输模块。通过本实用新型不仅能得到下电极触点一的电极信号，还能得到反馈舌触碰力度大的上电极触点一的电极信号。

Description

非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制系统及装置

技术领域

本实用新型涉及人机交互技术领域，具体涉及非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制系统及装置。

背景技术

目前，解决手部失能患者自主生活的辅助交互反馈装置包括脑机接口、眼机接口、表面肌电接口等。这些系统分别存在着信号不稳定、交互体验感差、抗疲劳能力弱等缺点。也存在装置结构复杂，成本过高，且不适用于严重身体残疾的中重度失能患者，特别是很难适应于重度上肢或手失能患者(脊柱神经损伤)应用的问题。

通过相关研究发现，舌是人类的“第三只手”，是人类体内最强肌肉之一，舌尖的作用类似指尖，舌触觉与手触觉的运动规模相差无几，舌头可以提供复杂的运动控制和操控能力，若能有效运用舌头的特点，通过舌机交互装置(Tongue Drive System，TDS)无障碍控制智能设备，就可以解决中重度失能患者失能早期的自主康复及失能后的生活自理的问题。

公开号为CN106648114A的名称为《舌机交互模型及装置》的专利中公开了一种单层电极反馈舌触辅助装置，其技术需要使用者通过舌触碰上颚电极点实现人机交互的控制设备。通过该装置只是通过舌头碰触传感器实现人机交互的相应控制，该舌触装置功能少，通过舌触得到的信息少，无法体现舌触的触碰力度，导致人机交互能实现的功能少，大大限制基于舌触的控制功能和控制精度，基于此，本实用新型提供一种非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制系统及装置。

实用新型内容

为了解决现有舌触装置因不能具有根据舌触力的探测结构而使其能够得到的电极信息少的问题，本实用新型提供非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制系统及装置。

本实用新型为解决技术问题所采用的技术方案如下：

非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制装置，包括支撑体、舌触碰信息感知层和信息采集与传输模块，所述舌触碰信息感知层连接支撑体，舌触碰信息感知层的下表面上设有下电极触点一，所述下电极触点一连接信息采集与传输模块，舌头碰触下电极触点一时，下电极触点一发送下电极触点一的电极信号至信息采集与传输模块，所述舌触力反馈控制装置还包括舌触力反馈层和胶质层，所述舌触力反馈层、胶质层和舌触碰信息感知层从上至下顺次设置，舌触碰信息感知层的上表面上设有上电极触点一，胶质层上对应上电极触点一设有通孔，舌触力反馈层的下表面上对应通孔设有电极触点二，电极触点二连接信息采集与传输模块；通过舌头用力碰触舌触碰信息感知层，胶质层能够发生形变使得上电极触点一能够接触到与其对应的电极触点二，电极触点一接触电极触点二时，上电极触点一和\或电极触点二发送上电极触点一的电极信号至信息采集与传输模块。

进一步的，所述信息采集与传输模块设置在支撑体内。

进一步的，所述舌触碰信息感知层包括基板一，所述基板一的下表面上镀有下连接线一和所述下电极触点一，下电极触点一通过下连接线一连接信息采集与传输模块，所述基板一的上表面上镀有下连接线一和所述上电极触点一，上电极触点一通过下连接线一连接信息采集与传输模块。

进一步的，所述舌触力反馈层的下表面上镀有连接线二和所述电极触点二，电极触点二通过连接线二连接信息采集与传输模块。

进一步的，所述舌触力反馈层粘接胶质层上表面，所述胶质层下表面粘接舌触碰信息感知层。

进一步的，所述舌触力反馈控制装置还包括电源装置，所述电源装置连接舌触力反馈层、舌触碰信息感知层和信息采集与传输模块。

包括所述非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制装置的双层电极舌触力反馈控制系统，还包括无线通讯装置，信息采集与传输模块采集的下电极触点一的电极信号和上电极触点一的电极信号发送至无线通讯装置上。

进一步的，所述无线通讯装置上载有数据处理器，数据处理器连接控制器，数据处理器对下电极触点一的电极信号进行处理得到姿态信号、对上电极触点一的电极信号进行处理得到力度信号、并将姿态信号和力度信号发送至人机交互机器的控制器。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制系统及装置，不仅能得到下电极触点一的电极信号，通过设置舌触力反馈层、胶质层和上电极触点一还能得到上电极触点一的电极信号，通过电极触点二和上电极触点一的接触情况能够体现舌触碰力，通过上电极触点一的电极信号反馈舌触碰力度的大小。本实用新型的双层电极舌触力反馈控制系统及装置为人机交互中实现多功能、高精度的操控提供了基础，基于本实用新型也能够实现避免发生因舌头误碰下电极触点一引发人机交互操作事件。

附图说明

图1为本实用新型的非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制系统及装置的拆分状态结构图。

图中：1、舌触碰信息感知层，101、上电极触点一，2、胶质层，201、通孔，3、舌触力反馈层，301、电极触点二，4、支撑体，401、咬合槽，5、信息采集与传输模块，6、无线通讯装置。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制装置包括支撑体4、舌触力反馈层3、胶质层2、舌触碰信息感知层1、信息采集与传输模块5。

支撑体4，用于支撑舌触力反馈层3、胶质层2和舌触碰信息感知层1，支撑体4对应使用者上侧牙齿设置有咬合槽401。

信息采集与传输模块5设置在支撑体4内，连接舌触碰信息感知层1，用于接收舌触碰信息感知层1发送的电极信号，并将接收的电极信号发送出去。

舌触碰信息感知层1连接支撑体4，电连接信息采集与传输模块5。舌触碰信息感知层1包括基板一和电极触点一，电极触点一设置在基板一上，电极触点一包括设置在基板一下侧的下电极触点一和设置在基板一上侧的上电极触点一101。下电极触点一的数量通常为多个，下电极触点一通过连接下柔性电路一连接信息采集与传输模块5，上电极触点一101通过上柔性电路一连接信息采集与传输模块5。下电极触点一通过下连接线一连接信息采集与传输模块5，上电极触点一101通过上连接线一连接信息采集与传输模块5。具体为下电极触点一和下连接线一镀在基板一下侧表面上，下电极触点一和下连接线一构成一层柔性电极层，上电极触点一101和上连接线一镀在基板一上侧表面上，上电极触点一101和上连接线一构成一层柔性电极层。舌触碰信息感知层1下侧对应舌头，舌头能够触碰下电极触点一。舌头触碰到下电极触点一时，被触碰的下电极触点一通过下连接线一发送下电极触点一的电极信号至信息采集与传输模块5。

胶质层2连接舌触碰信息感知层1上侧表面，胶质层2采用柔性材料制作，胶质层2上对应上电极触点一101设有通孔201。上电极触点一101位于通孔201内。

舌触力反馈层3连接胶质层2，位于胶质层2上侧，舌触力反馈层3包括基板二和电极触点二301，电极触点二301设置在基板二的下表面，电极触点二301对应胶质层2的通孔201设置，即电极触点二301对应上电极触点一101设置，电极触点二301位于通孔201内，电极触点二301通过连接线二连接信息采集与传输模块5。具体为基板二下表面上镀有设有柔性电路二和电极触点二301，柔性电路二和电极触点二301构成一层柔性电极层。舌头触碰到舌触碰信息感知层1且舌头给舌触碰信息感知层1的力大于一定值时，胶质层2受到挤压发生形变，使得电极触点二301能够接触上电极触点一101，当舌头给舌触碰信息感知层1的力不大于上述一定值时，胶质层2复位，电极触点二301和上电极触点一101断开接触。上电极触点一101和电极触点二301的数量相同，均为若干个，不限定是否均匀设置。舌头用力大小不同，胶质层2受到挤压发生形变不同，电极触点二301和上电极触点一101的接触数量不同；舌头与舌触碰信息感知层1的接触位置不同，胶质层2形变的位置不同，则导致不同的电极触点二301和上电极触点一101接触。电极触点二301接触上电极触点一101时，接触电极触点二301的上电极触点一101通过上连接线一发送上电极触点一的电极信号至信息采集与传输模块5，或是接触上电极触点一101的电极触点二301通过连接线二发送上电极触点一的电极信号至信息采集与传输模块5，再或是接触电极触点二301的上电极触点一101和接触上电极触点一101的电极触点二301共同作用实现发送上电极触点一的电极信号至信息采集与传输模块5。

舌触力反馈层3与舌触碰信息感知层1之间放入由柔性材料制作的胶质层2，并根据舌触力反馈层3与舌触碰信息感知层1的电极触点的分布情况，在胶质层2表面进行通孔201加工；首先通过采集失能患者的个性化口腔内表面3D数据，根据口腔内表面3D数据设计舌触力反馈层3与支撑体4，根据口腔内表面3D数据或根据舌触力反馈层3和支撑体4设计胶质层2和舌触碰信息感知层1，设计完成后进行精密模具加工制作；支撑体4与舌触碰信息感知层1为一体化结构形式，以方便失能患者佩戴；舌触力反馈层3粘接胶质层2上表面，胶质层2下表面粘接舌触碰信息感知层1，通过粘结剂将这三者顺次粘接为一体，电极触点二301不接触上电极触点一101。舌触力反馈层3的上表面接触使用者上颚，支撑体4接触使用者牙齿。待使用者戴好本实用新型的双层电极舌触力反馈控制装置后，通过活动舌头，舌头能够触碰舌触碰信息感知层1的下电极触点一，舌头也能够给舌触碰信息感知层1向上的力，即舌头向上颚用力，电极触点二301能够接触上电极触点一101，未给舌触力反馈层3向下的力也未给舌触碰信息感知层1向上的力时电极触点二301不接触上电极触点一101，即胶质层2未受到进一步的挤压发生形变时，电极触点二301无法接触上电极触点一101。

非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制装置还包括电源装置，电源装置连接舌触力反馈层3、舌触碰信息感知层1和信息采集与传输模块5，电源装置为舌触力反馈层3、舌触碰信息感知层1和信息采集与传输模块5供电。

非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制装置用于进行人机交互，根据使用者舌头对双层电极舌触力反馈控制装置的触碰得到的下电极触点一的电极信号能够得知姿态信号，根据上电极触点一的电极信号能够得知力度信号，根据姿态信号和力度信号对机器进行控制，实现人机交互，实现人机交互中使用者对机器的方位、速度、精度等参数进行控制。

非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制系统包括非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制装置和无线通讯装置6。信息采集与传输模块5信号连接无线通讯装置6，信息采集与传输模块5采集的下电极触点一的电极信号和上电极触点一的电极信号均能够发送至无线通讯装置6上。无线通讯装置6上载有数据处理器，数据处理器连接控制器，数据处理器对下电极触点一的电极信号和上电极触点一的电极信号进行数据处理，数据处理器对下电极触点一的电极信号进行处理得到姿态信号，数据处理器对上电极触点一的电极信号进行处理得到力度信号，姿态信号和力度信号发送至控制器，控制器接收并据此对人机交互的机器进行相关控制(姿态信号和力度信号融合)。

本实用新型的非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制系统及装置，不仅能得到下电极触点一的电极信号，还能得到上电极触点一的电极信号，通过电极触点二301和上电极触点一101的接触情况能够体现舌触碰力，通过上电极触点一的电极信号反馈舌触碰力度的大小。本实用新型的双层电极舌触力反馈控制装置为人机交互中实现多功能、高精度的操控提供了基础，基于本实用新型也能够实现避免发生因舌头误碰下电极触点一引发人机交互操作事件。

Claims (8)

1.非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制装置，包括支撑体(4)、舌触碰信息感知层(1)和信息采集与传输模块(5)，所述舌触碰信息感知层(1)连接支撑体(4)，舌触碰信息感知层(1)的下表面上设有下电极触点一，所述下电极触点一连接信息采集与传输模块(5)，舌头碰触下电极触点一时，下电极触点一发送下电极触点一的电极信号至信息采集与传输模块(5)，其特征在于，所述舌触力反馈控制装置还包括舌触力反馈层(3)和胶质层(2)，所述舌触力反馈层(3)、胶质层(2)和舌触碰信息感知层(1)从上至下顺次设置，舌触碰信息感知层(1)的上表面上设有上电极触点一(101)，胶质层(2)上对应上电极触点一(101)设有通孔(201)，舌触力反馈层(3)的下表面上对应通孔(201)设有电极触点二(301)，电极触点二(301)连接信息采集与传输模块(5)；通过舌头用力碰触舌触碰信息感知层(1)，胶质层(2)能够发生形变使得上电极触点一(101)能够接触到与其对应的电极触点二(301)，电极触点一接触电极触点二(301)时，上电极触点一(101)和\或电极触点二(301)发送上电极触点一的电极信号至信息采集与传输模块(5)。

2.如权利要求1所述的非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制装置，其特征在于，所述信息采集与传输模块(5)设置在支撑体(4)内。

3.如权利要求1所述的非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制装置，其特征在于，所述舌触碰信息感知层(1)包括基板一，所述基板一的下表面上镀有下连接线一和所述下电极触点一，下电极触点一通过下连接线一连接信息采集与传输模块(5)，所述基板一的上表面上镀有下连接线一和所述上电极触点一(101)，上电极触点一(101)通过下连接线一连接信息采集与传输模块(5)。

4.如权利要求1所述的非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制装置，其特征在于，所述舌触力反馈层(3)的下表面上镀有连接线二和所述电极触点二(301)，电极触点二(301)通过连接线二连接信息采集与传输模块(5)。

5.如权利要求1所述的非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制装置，其特征在于，所述舌触力反馈层(3)粘接胶质层(2)上表面，所述胶质层(2)下表面粘接舌触碰信息感知层(1)。

6.如权利要求1所述的非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制装置，其特征在于，所述舌触力反馈控制装置还包括电源装置，所述电源装置连接舌触力反馈层(3)、舌触碰信息感知层(1)和信息采集与传输模块(5)。

7.包括如权利要求1至6中任意一项所述非植入型可穿戴的双层电极舌触力反馈控制装置的双层电极舌触力反馈控制系统，其特征在于，还包括无线通讯装置(6)，信息采集与传输模块(5)采集的下电极触点一的电极信号和上电极触点一的电极信号发送至无线通讯装置(6)上。

8.如权利要求7所述的双层电极舌触力反馈控制系统，其特征在于，所述无线通讯装置(6)上载有数据处理器，数据处理器连接控制器，数据处理器对下电极触点一的电极信号进行处理得到姿态信号、对上电极触点一的电极信号进行处理得到力度信号、并将姿态信号和力度信号发送至人机交互机器的控制器。

Images