用于身体的防篡改电刺激的可穿戴设备和系统.pdf

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1、(10)授权公告号 CN 102065757 B (45)授权公告日 2013.09.11 CN 102065757 B *CN102065757B* (21)申请号 200980122847.4 (22)申请日 2009.06.16 08158546.5 2008.06.19 EP A61B 5/0408(2006.01) A61B 5/0424(2006.01) A61B 5/0428(2006.01) A61B 5/053(2006.01) A63F 9/00(2006.01) (73)专利权人 皇家飞利浦电子股份有限公司 地址 荷兰艾恩德霍芬 (72)发明人 J.M.A. 范登厄伦贝姆。

2、德 D. 布罗肯 W.F.J. 胡根斯特拉滕 R.E.A. 鲁森斯 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 谢建云 刘鹏 CN 85104522 A,1986.12.10, US 2003/0097125 A1,2003.05.22, US 2004/0229702 A1,2004.11.18, (54) 发明名称 用于身体的防篡改电刺激的可穿戴设备和系 统 (57) 摘要 一种用于对用户身体进行电刺激的可穿戴设 备 （100） ， 其中所述可穿戴设备 （100） 适于适合用 户身体的部分， 可穿戴设备 （100） 包括 ： 至少一个 嵌入在可穿戴设备 （10。

3、0） 中的电极 （104a-d） ， 用 于将刺激电流传送到用户身体 ； 连接点 （106） ， 其 作为至少一个电极 （104a-d） 与控制单元 （110） 之 间的中间连接， 该控制单元 （110） 适于生成刺激 电流 ； 以及用于检测连接点 （106） 与至少一个电 极 （104a-d） 之间的物理关系的改变是否超出预 定阈值、 由此使得能够检测对设备 （100） 的误用 和篡改的装置。 这确保对用户没有伤害， 所述伤害 例如通过放置电极以使得存在刺激心脏的风险， 其可能导致心力衰竭。此外， 可以检测篡改设备， 由此使得在该设备预期用于竞技计算机游戏时使 得能够实现防作弊的功能。 (3。

4、0)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2010.12.17 (86)PCT申请的申请数据 PCT/IB2009/052549 2009.06.16 (87)PCT申请的公布数据 WO2009/153730 EN 2009.12.23 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 张岩 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 (10)授权公告号 CN 102065757 B CN 102065757 B *CN102065757B* 1/2 页 2 1. 一种用于电刺激用户身体。

5、的系统， 包括 ： - 控制单元 （110） ， 用于生成刺激电流 ； 以及 - 用于将所述刺激电流传送到用户身体的可穿戴设备 （100） ， 其中所述可穿戴设备 （100） 被适配成适合于用户身体的部分， 所述可穿戴设备 （100） 包括 ： - 至少一个嵌入在所述可穿戴设备 （100） 中的电极 （104a-d） ， 用于将刺激电流传送到 用户身体 ； - 连接点 （106） ， 其作为所述至少一个电极 （104a-d） 与所述控制单元 （110） 之间的中 间连接 ； 以及 - 用于检测所述连接点 （106） 与所述至少一个电极 （104a-d） 之间的电气关系或相对 关系的改变是否超出。

6、预定阈值、 由此使得能够检测对所述设备 （100） 的误用和篡改的装置。 2. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述可穿戴设备 （100）还包括至少一条电线 （108a-d） ， 其嵌入所述可穿戴设备 （100）中， 并且提供从连接点 （106）到至少一个电极 （104a-d） 的电连接， 其中所述至少一条电线 （108a-d） 的长度是所述连接点 （106） 与所述电 极 （104a-d） 之间的距离的至少两倍。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的系统， 其中所述可穿戴设备 （100） 包围所述可穿戴设备 （100） 被适配成适合于用户身体的部分。 4. 根据权利要求 2 所述的系统。

7、， 其中环绕地布置所述至少一条电线 （108a-d） 。 5. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述可穿戴设备 （100） 具有被适配成适合于用户 的臂部或者腿部的部分的袖子形状的外形。 6. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述可穿戴设备 （100） 是衣服。 7. 根据权利要求 2 所述的系统， 其中所述电线 （108a-d） 彼此交叉， 同时保持电绝缘。 8. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述可穿戴设备 （100） 是可打开的， 并且配备有可 用于确保在提供所述刺激电流之前所述可穿戴设备 （100） 闭合的装置 （320a-b） 。 9. 根据权利要求 2 所述的系统， 。

8、其中所述控制单元 （110） ： - 包含预定参考密钥 ； - 被适配成测量针对所述至少一条电线的参数 ； 并且 - 被适配成基于至少一个所测量的参数计算密钥， 其中所计算的密钥可用于通过比较 所计算的密钥与所述参考密钥来确保所述可穿戴设备的适当运行。 10. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述可穿戴设备 （100）包括由所述控制单元 （110） 监控的附加的感测线 （216a-b） 。 11. 根据权利要求 10 所述的系统， 其中多条感测线 （216a-b） 形成可用于定位所述至少 一个电极 （104a-d） 的位置改变的网格。 12. 根据权利要求 2 所述的系统， 其中每条电线 。

9、（108a-d） 布置在不同的层中， 以使得所 述电线 （108a-d） 彼此交叉， 同时保持电绝缘。 13. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述可穿戴设备 （100） 还包括配置为检测与用户 皮肤的接触的至少一个传感器 （322a-f） 。 14. 一种用于如权利要求 1 所述的用于电刺激用户身体的系统的可穿戴设备， 其中所 述可穿戴设备 （100） 被适配成适合于用户身体的部分， 所述可穿戴设备 （100） 包括 ： - 至少一个嵌入在所述可穿戴设备 （100） 中的电极 （104a-d） ， 用于将刺激电流传送到 权 利 要 求 书 CN 102065757 B 2 2/2 页 3。

10、 用户身体 ； - 连接点 （106） ， 其作为所述至少一个电极 （104a-d） 与控制单元 （110） 之间的中间连 接， 所述控制单元 （110） 被适配为生成所述刺激电流 ； 以及 - 用于检测所述连接点 （106） 与所述至少一个电极 （104a-d） 之间的电气关系或相对 关系的改变是否超出预定阈值、 由此使得能够检测所述设备 （100） 的误用和篡改的装置。 权 利 要 求 书 CN 102065757 B 3 1/7 页 4 用于身体的防篡改电刺激的可穿戴设备和系统 技术领域 0001 本发明涉及一种用于对用户身体进行电刺激 （electro stimulation） 的系统。

11、以及 可穿戴设备。 背景技术 0002 电刺激是一种用于针对 （address） 人类神经系统的有前途的新方式， 并且可以被 用于诸如疼痛缓解、 直流电前庭刺激、 肌肉刺激、 以及感觉刺激之类的宽范围的医疗以及非 医疗应用。 电刺激技术当前大多用于在有资格的医疗专业人员的监督下的医学治疗。 然而， 可以看到以下趋势 ： 建议电刺激也可以在其中有资格的医疗专业人员不总是可用的其它领 域中也变为主流方式。其实例是用于家庭保健的设备或者与计算机游戏一起使用的设备。 0003 GB 2424595 公开了一种计算机游戏配件， 其连接到计算机并且从计算机接收数字 指令， 并且作为结果产生电脉冲， 所述电。

12、脉冲被馈送到附接到游戏者身体的垫片 （pad） ， 以 用于产生对游戏者的肌肉的电刺激、 由此为游戏体验增加物理效果的目的。假如游戏者以 他被假定的方式将垫片附加到其身体上， 这样的设备可以被用于为游戏体验增加物理效果 （例如， 如果游戏者在游戏中被击中， 则他可以遭受电脉冲以模拟疼痛） 。 0004 US 2004/0229702 A1 公开了用于计算机游戏的反馈组件， 所述反馈组件具有 ： 输 出装置， 用于传递刺激信号以刺激游戏者身体部分的肌肉 ； 输入装置， 用于从信号发生器接 收刺激信号 ； 以及附接装置， 适于将所述输出装置附接到用户身体的部分， 其中在使用中， 输出装置适于以预定。

13、次数响应于从输入装置接收的激活信号来传递刺激信号， 以表示在涉 及游戏者的活动中发生的事件。 0005 US 2003/0097125 A1 公开了一种用于对消融 （ablation） 系统设置进行验证和故 障寻找的系统和方法。 0006 此外， DE 103 53 970 A1 公开了一种生物信号测量系统， 其具有测试电路， 该测试 电路具有至少一个用于交替至少一个电极导体到放大器单元或者测试电路部分的连接的 开关。 0007 然而， 在竞技计算机游戏 （例如在线游戏） 中， 参与者可能被引诱以通过避免或者 减少预期的电刺激来作弊， 从而不适当地使他自己占据竞技优势。此外， 也明显的是 ： 。

14、电刺 激的不适当使用对于用户可以是有害的。例如， 心脏的电刺激可以导致心力衰竭。 0008 由此， 鉴于上述， 本发明的一个目的是防止误用用于对用户身体进行电刺激的设 备， 并且更特别地防止篡改 （tamper with） 所述设备。 发明内容 0009 根据本发明的一方面， 上述目的通过一种用于电刺激用户身体的系统满足， 所述 系统包括用于生成刺激电流的控制单元的以及用于将所述刺激电流传递到用户身体的可 穿戴设备， 其中所述可穿戴设备适于适合用户身体的部分， 所述可穿戴设备包括 ： 至少一个 嵌入在所述可穿戴设备中的电极， 用于将刺激电流传送到用户身体 ； 连接点， 其作为所述至 说 明 书。

15、 CN 102065757 B 4 2/7 页 5 少一个电极与所述控制单元之间的中间连接 ； 以及用于检测所述连接点与所述至少一个电 极之间的物理关系的改变 （例如， 诸如电阻、 电容、 电感、 和 / 或阻抗之类的电气关系或者诸 如距离之类的相对关系的改变） 是否超出预定阈值、 由此使得能够检测所述设备的误用和 篡改的装置。 0010 根据本发明的另一方面， 上述目的也通过在上述类型的系统中使用的、 用于电刺 激用户身体的可穿戴设备满足， 其中所述可穿戴设备适配为适合用户身体的部分， 所述可 穿戴设备包括 ： 至少一个嵌入在所述可穿戴设备中的电极， 用于将刺激电流传送到用户身 体 ； 连接。

16、点， 其作为所述至少一个电极与控制单元之间的中间连接， 所述控制单元适于生成 所述刺激电流 ； 以及用于检测所述连接点与所述至少一个电极之间的物理关系的改变是否 超出预定阈值、 由此使得能够检测对所述设备的误用和篡改的装置。 0011 由于穿戴设备特别适于适合用户身体的部分， 因此防止用户无意地将电极放置在 身体的其它部分上。这确保对用户没有伤害， 所述伤害例如通过放置电极以使得存在刺激 心脏的风险， 这可能导致心力衰竭。这在诸如用于家庭保健的设备或者计算游戏应用之类 的应用中可以是有利的。此外， 可以检测故意的误用， 诸如篡改电极或者其相关电路、 拉伸 可穿戴设备以使得其适合其不被预期适合的。

17、身体部分、 或者拆卸设备以达到使得电极可以 被放置在不想要的区域 （例如胸、 头） 上的程度， 并且可以禁用电刺激。另外， 也可以检测设 备故障， 诸如导致设备硬件组件的组件故障或者非预期故障的穿戴。该布置还使得能够实 现反作弊功能， 以使得参与诸如在线游戏之类的竞技计算机游戏的所有游戏者体验相同的 挑战等级。 0012 这里， 篡改设备应当被宽泛地解释， 并且可以指对于可穿戴设备、 其电极或者相关 电路进行的任何修改， 其可以使得设备能够以不被预期的方式或者为不被预期的身体部分 提供电刺激。而且， 这里， 连接点与至少一个电极之间的物理关系的改变应当被宽泛地解 释。其可以例如涉及检测连接点与。

18、电极之间的距离和 / 或相对位置的改变， 但也可以涉及 诸如连接点与电极之间的连接的电阻、 电容、 电感、 和 / 或阻抗的改变之类的电气关系。连 接点可以是将电极连接到控制单元的电线上的虚点、 或者诸如用于将电极连接到控制单元 的连接器之类的物理点。 预定阈值应当以这样的方式设置， 以使得可以检测篡改， 同时可穿 戴设备对于诸如由于肌肉收缩或者由于温度改变导致的改变之类的在正常操作期间可以 发生的改变保持鲁棒。 0013 这里， 电刺激指所有类型的神经肌肉刺激， 包括肌肉、 肌肉部分、 肌肉群、 神经或者 它们的组合的电刺激。实例是经皮神经电刺激 （TENS） 以及功能性电刺激 （FES） 。

19、。典型的应 用会是疼痛缓解、 直流电前庭刺激、 肌肉刺激、 以及感觉刺激。 0014 这里， 电极指用于传送刺激电流到用户的皮肤的任何类型的导体。所述电极典型 地成对布置， 其中每个电极对包括具有第一极子的电极以及具有相反极子的电极， 诸如阳 极和阴极。 要意识到的是， 多于一个具有第一极子的电极可以共享具有第二极子的电极。 由 此， 例如， 具有第一极子的两个电极以及具有第二极子的一个电极可以形成两个电极对。 0015 本发明基于以下的理解 ： 篡改可穿戴设备或者电极以及其相关电路的尝试改变连 接点与至少一个电极之间的物理关系。此外， 通过提供特别适于适合用户身体中的部分的 可穿戴设备， 尝。

20、试使可穿戴设备适合其它身体区域也将改变连接点与至少一个电极之间的 物理关系。 说 明 书 CN 102065757 B 5 3/7 页 6 0016 可穿戴设备可以包括嵌入可穿戴设备中的至少一条电线， 其提供从连接点到至少 一个电极的连接， 其中该至少一条电线的长度是连接点与电极之间的距离的至少两倍。一 个优点是可以在可穿戴设备的更大区域上布置更长的电线， 使得在不切割或者以其它方式 影响电线的情况下更难拆卸可穿戴设备和 / 或其电极。例如， 并非沿着从连接点到电极的 直线布置电线， 而是可以以嵌入在或者布置在可穿戴设备的表面上的例如 S 形状图案来布 置电线。 0017 该可穿戴设备可以包围。

21、用户身体中该可穿戴设备适于适合的部分。 一个优点是设 备将典型地不适合身体的另一 （例如更大的） 部分。具体地， 如果可穿戴设备适于适合用户 的臂部， 并且由此适于包围或者围绕臂部， 则该可穿戴设备在不改变连接点与电极之间的 物理关系 （例如通过拉伸可穿戴设备） 的情况下将不适合头部或者胸部， 这就是任何这样做 的尝试将被检测到的原因。 这是当其中施加电刺激可能是危险的身体区域典型地是心脏区 域 （即胸部） 和头部 （每个具有相当大的周长） 时， 保护用户免受伤害的有效方式。 0018 该至少一条电线可以环绕地布置， 以使得其适于包围用户身体中的部分。其结果 是一种甚至更有效的防止篡改或者拆卸。

22、可穿戴设备和 / 或其电极的方式。例如， 如果可穿 戴设备适于适合并且围绕臂部， 则电线可以绕可穿戴设备的空心以螺旋形状环绕地布置。 由此， 任何切开可穿戴设备的尝试、 例如使其适合头部， 将典型地切断电线。 0019 可穿戴设备可以是袖子形状的可穿戴设备， 其适于适合用户的臂部或者腿部中的 部分。一个优点是该设备不能用于诸如头部或者胸部区域之类的身体其它区域的电刺激 （这些区域的电刺激可能是危险的） 。袖子形状的可穿戴设备可以优选地是可调节的和 / 或 可拉伸以适应不同的身体尺寸。例如， 用于臂部的袖子形状的可穿戴设备可以具有可在 5 到 10cm 之间调节的直径。 0020 可穿戴设备可以。

23、是诸如夹克、 背心、 手套、 袜子、 裤子或者帽子之类的衣服。 将电极 嵌入衣服的优点是， 当用户穿上该衣服时电极将被布置在预期进行电刺激的用户身体的预 定位置处。要认识到， 当帽子戴在头部上时， 这样的设备将典型地用于直流电前庭刺激、 而 不是 TENS。此外， 典型地感兴趣的是， 将袜子和手套用于刺激感觉 （例如疼痛） 、 而不是用于 肌肉刺激。 0021 可穿戴设备可打开并且配备有可用于确保可穿戴设备在提供刺激电流之前闭合 的装置。可打开设备在用户穿上或者脱下可穿戴设备时可以是方便的， 同时防止了诸如将 设备布置在其仅部分适合的身体部分上之类的误用。 例如， 可以提供电开关， 其在可穿戴。

24、设 备闭合时闭合控制单元与电极之间的电路。 0022 根据本发明的一个实施例， 控制单元包含预定参考密钥， 其中控制单元适于测量 用于所述至少一条电线 （和 / 或用户感测线） 的参数， 并且基于至少一个所测量的参数计算 密钥， 其中所计算的密钥可用于通过比较所计算的密钥与参考密钥来确保所述可穿戴设备 的适当运行。 0023 参考密钥可以有利地是物理不可克隆函数 （PUF） 。可以这样配置电极以及关联的 电线以使得产生物理不可克隆函数， 其可被控制单元使用用于识别篡改尝试。可以在可穿 戴设备离开工厂之前测量诸如电线的电气特征之类的一组参数 （例如不同频率上的不同线 之间的电容、 电感、 以及电。

25、阻） 。根据这些所测量的参数， 可以为该特定设备获得唯一密钥 （unique key） ， 其被存储在控制单元中。PUF 的性质使得 ： 尽管唯一密钥容易测量， 但是非 说 明 书 CN 102065757 B 6 4/7 页 7 常难以构造提供相同测量结果的另一设备。此外， 用于第一电线的测量参数与用于第二电 线的测量参数的比率可被用于计算该密钥， 其中第二电线有利地是布置在第一电线附近的 电线。利用比率使得能够实现对于正常改变或者温度改变来说鲁棒的电气特征， 该正常改 变典型地可以在诸如将设备应用于例如下臂的同时拉伸衣物之类的操作中出现。 两条线可 以优选地具有足够的 “重叠” 来在两条所。

26、测量的线之间产生足够大的 （即可测量的） 寄生电 容、 电感、 以及电阻。 0024 可穿戴设备可以包括由控制单元监控的附加感测线。 通过对集成在可穿戴设备中 的该附加感测线的电监控， 可以例如在电阻或者阻抗显著改变时停止电刺激。这进一步增 强了检测篡改设备的能力。该附加感测线可以被环绕地布置。 0025 电线 （和 / 或感测线） 可以彼此交叉， 同时保持电绝缘。这可以通过将每条电线布 置在不同层中以使得它们保持电绝缘、 或者通过为电线配备绝缘涂层来实现。通过交叉这 些电线， 将甚至更加难以在不切割电线的情况下拆卸可穿戴设备和 / 或其电极。 0026 可以以网格布置多条感测线 （和 / 或。

27、电线） ， 该网格可用于例如通过测量各条线之 间的寄生电容、 电感、 以及电阻来定位至少一个电极的位置改变。此外， 通过在制造期间以 随机方式使各条线形成网格， 不同电极之间的寄生电容、 电感、 以及电阻可以形成 PUF。 0027 每条电线和 / 或每条感测线可以被布置在不同的层中， 以使得各条线彼此交叉， 同时保持电绝缘。一个优点是使各条线分开的材料可以是生成 PUF 的一部分， 这是因为材 料性质 （诸如介电常数） 通过其被制造的方式以随机方式在空间中变化。 0028 可穿戴设备可以包括至少一个传感器， 其被配置为检测与用户皮肤的接触， 由此 只有当可穿戴设备的预定义部分与皮肤进行接触时。

28、所述设备才可操作。 一个优点是这可以 确保可穿戴设备适当地适合用户身体， 并且将防止在仅部分适合可穿戴设备的不预期身体 部分上使用所述设备。这还可以被用于确保可穿戴设备与用户皮肤实际地接触， 并且不与 某些其它材料接触。 0029 另外， 用于传送刺激电流到用户身体的可穿戴设备可以与控制单元一起形成用于 电刺激用户身体的系统， 其中控制单元适于控制所述电极并且检测对可穿戴设备的篡改。 0030 根据以下详细的公开、 根据所附的从属权利要求并且根据附图， 其它目的、 特征和 优点将显现。 附图说明 0031 现在将参照示出本发明的当前优选的实施例的附图而更详细地描述本发明的这 些和其它方面， 在。

29、附图中 ： 0032 图 1a 图示用于用户下臂的电刺激的袖子形状的 TENS 设备 ； 0033 图1b图示使得能够实现用户身体预定部分的电刺激的背心外形的可穿戴TENS设 备 ； 0034 图 2 图示配备有以网格布置的附加感测线以检测电极位置的改变的袖子形状的 TENS 设备 ； 以及 0035 图 3 图示可打开的袖子形状的 TENS 设备。 具体实施方式 说 明 书 CN 102065757 B 7 5/7 页 8 0036 现在将在下文中参照附图更加全面地描述本发明， 在附图中示出了本发明的当前 优选的实施例。然而， 本发明可以以许多不同的形式体现并且不应当被解释为限于本文所 提出。

30、的实施例 ； 相反地， 这些实施例被提供用于彻底性和完整性， 并且全面地将本发明的范 围传递给本领域技术人员。通篇说明书中， 类似的附图标记指代类似的元件。 0037 现在参照附图并且具体是参照图 1a， 其中描绘了用于用户下臂的电刺激的可穿戴 TENS（经皮神经电刺激） 设备 100。这里， 可穿戴 TENS 设备 100 具有管状袖子 102 的形状， 其中长度大约为 20 到 30 cm 并且直径可在 5 到 10 cm 之间调节 （或者有弹性） ， 以便允许适 应不同的身体尺寸。 0038 袖子 102 典型地由织物制成， 但是可变形、 电绝缘并且也优选地可拉伸的替代材 料是可能的， 。

31、例如各种塑料。通过在袖子 102 中使用弹性材料， 其可以被方便地穿到用户臂 部上。 0039 可穿戴 TENS 设备 100 配备有嵌入袖子 102 中的电极 104a-d。这些电极典型地由 导电橡胶制成。替代方案将是使用镀有氯化银的金属或者塑料电极。电极 104a-d 布置在 袖子 102 朝皮肤一侧上， 以使得电极 104a-d 能够与用户的皮肤贴合。这里， 电极 104a-d 为 被阴极 104d 围绕的三个阳极 104a-c。电极 104a-d 之间的距离典型地在 2 到 5 cm 之间变 化。 本领域技术人员将认识到 ： 电极的数目及其设计可以取决于应用而变化。 电极104a-d、。

32、 即阳极 104a-c 以及阴极 104d， 依靠电线 108a-d 连接到中间连接点 106。在所图示的实例 中， 每个阳极 104a-c 通过分离的电线 108a-c 连接到连接点 106 以使得能够实现每个阳极 104a-c 的单独控制。 0040 连接点106连接到控制单元110以及相关联的脉冲发生器112。 通过该布置， 控制 单元110可以选择性地将刺激电流导向阴极104a和/或一个或者多个阳极104a-c， 其中可 以控制施加给用户的刺激电流的持续时间和排序。应当注意 ： 典型地利用交流电驱动各电 极， 以使得总注入的电流在两个方向上相等。这防止在皮肤上存在的例如盐和各种其它物 。

33、质的经皮离子导入传递 （transcutaneous iontophoretic transport） ， 因为否则这可以导 致皮肤不适。控制单元 110 可以布置在外部单元中， 或者可以是可穿戴 TENS 设备 100 的集 成部分。 0041 在图 1a 图示的实施例中， 环绕地布置用于阳极的电线 108a-c， 其中围绕袖子 102 的空心、 以螺旋形状布置将阳极 104a-c 之一连接到连接点 106 的电线 108a-c 中的每一条。 这里， 每条电线 108a-c 围绕空心绕两次。在图 1a 中， 可以看到电线 108a-c 如何在袖子 102 的侧表面上分布， 以使得拆卸袖子 1。

34、02 和 / 或电极 104a-d 以及关联布线的任何尝试很可能 切断电线 108a-d 中的至少一条。 0042 在其它实施例中， 可能不期望或者不可能环绕地布置电线。 如果是这样， 那么电线 可以在可穿戴 TENS 设备 100 的表面上延伸以达到类似的效果。一个实例是图 1b 中图示的 用于计算机游戏的背心， 其中电线以 S 形状的图案来布置。 0043 为了使电线 108a-d 在彼此交叉时保持电绝缘， 每条电线 108a-d 可以配备有绝缘 涂层。作为绝缘涂层的替代方案， 每条电线 108a-d 可以布置在衣物 （或者任何其它具有类 似特征的材料） 的不同层中， 以在它们彼此交叉时保。

35、持电绝缘。后者的替代方案可以例如在 使用可以与衣物自身织合的导电纱线时有用。 0044 根据一个实施例， 控制单元 110 在将任何刺激电流施加给用户之前执行到皮肤的 说 明 书 CN 102065757 B 8 6/7 页 9 完整直流电路径的状态的电检测。这可以通过将电流发送到每个节点 104a-c 并且测量阳 极 104a-c 与阴极 104d 之间的电阻来执行。用于皮肤电阻测量的电流典型地小于 0.1 微安 （与取决于刺激持续时间的、 用于使用 TENS 来刺激运动神经纤维的 3 到 40 mA 相比） ， 并且 由此典型地对于用户无害。当可穿戴 TENS 设备 100 适当地工作并且。

36、电极 104a-d 适当地附 接到皮肤时， 所测量的电阻典型地大约为 5 到 50 兆欧姆， 这尽管由于皮肤上潮湿以及附加 物的存在而可能存在一些变化。然而， 如果所测量的电阻高得多 （例如 200 兆欧姆） ， 则这指 示或者不存在皮肤接触或者线已经被切断， 即已经发生篡改系统。如果如此， 控制单元 110 将禁用可穿戴 TENS 设备 100， 并且将没有电刺激施加给用户。阳极 104a-c 与阴极 104d 之 间的电阻优选地在可穿戴 TENS 设备 100 的操作期间被重复测量。 0045 图2图示了配备有两条附加的感测线216a-b的可穿戴TENS设备100， 这两条附加 的感测线 。

37、216a-b 与用于驱动电极的电线 108a-d 相分离。两条线仅用于例示的目的， 并且 可以取决于应用来改变线的数目。感测线 216a-b 连接到控制单元 110， 并且由此可以以与 驱动电极的电线 108a-d 类似的方式来进行监控， 由此进一步增强检测误用和篡改的能力。 0046 在所例示的实施例中， 感测线 216a-b 以网格布置， 其中感测线彼此交叉多次。网 格的形状可以变化， 并且可以是或者可以不是随机的。如果用户尝试通过拆卸电极 104a-d 或者通过过度拉伸袖子102来篡改可穿戴TENS设备100， 在网格中的感测线216a-b之间将 存在相对移动。通过测量组成网格的感测线 。

38、216a-b 之间的电容、 电感、 和 / 或电阻， 可以由 控制单元 110 检测到此移动 （即物理变化） ， 这可以禁用电刺激。在实际应用中， 在网格中使 用多于两条的线可以经常是有利的。此外， 认识到 ： 驱动电极的电线 108a-d 可以类似地以 网格布置， 并且网格可以包括电线 108a-d 以及感测线 216a-b。 0047 根据本发明的一个实施例， 电极104和关联的电线108a-d被配置为使得产生物理 不可克隆函数 （PUF） ， 该PUF可以被控制单元100使用以识别篡改尝试。 为了实现PUF， 这里 作为电线 108a-c 的电气特征的一组参数 （诸如不同频率下的不同线之。

39、间的电容、 电感、 以 及电阻） 在可穿戴 TENS 设备 100 离开工厂之前被测量。根据这些所测量的参数， 为该特定 设备获得唯一密钥， 其被存储在与控制单元 110 关联的存储器 114 中。PUF 的性质是使得 ： 尽管唯一密钥容易测量， 但是将非常难以构造提供相同测量结果的另一设备。这可以归因 于制造过程中的随机事件。 0048 通过在制造期间以随机方式使多个电极的线形成网格， 不同电极之间的寄生电 容、 电感、 以及电阻形成 PUF。根据一个实施例， 将电线 108a-d 编织穿过衣物的不同层以使 得各条线在许多情况下彼此交叉， 并同时保持电绝缘。由于分离各条线的材料的材料性质 （。

40、即介电常数） 通过其被制造的方式以随机方式在空间中变化， 这可以是生成 PUF 的一部分。 此外， 认识到 ： 感测线也可以用于实现 PUF。 0049 在操作中， 控制单元 110 可以在将任意刺激电流施加给用户之前， 通过测量相同 的参数并且基于这些测量确定新的密钥来检查可穿戴TENS设备100。 任何对于可穿戴TENS 设备 110 的篡改将使所测量的密钥相对于存储在存储器 114 中的唯一密钥发生改变。结果 是， 控制单元 110 可以禁用可穿戴 TENS 设备 100 的电刺激。 0050 通过使用若干紧密排开的电线之间的所测量参数的比率， 可以实现允许在可穿戴 TENS设备100的。

41、一般操作中典型地出现并且应当被允许的改变的更鲁棒的电气特征。 这样 可允许的改变的实例是拉伸衣物同时将可穿戴 TENS 设备 100 应用于例如下臂或者温度改 说 明 书 CN 102065757 B 9 7/7 页 10 变。各条线应当具有足够的 “重叠” 以产生所测量的线之间的可测量的寄生电容、 电感、 以 及电阻。 0051 根据另一个实施例， 可穿戴TENS设备100还配备有可以检测皮肤接触的一组传感 器。这些传感器可以是机械的、 光学的或者电气的。通过恰当地布置传感器， 可以确保可穿 戴设备适当地适合用户身体。在袖子形状的 TENS 设备中， 可以将传感器 322a-f 布置在袖 子。

42、的两端以及袖子的中部 （如图 3 所示） ， 以确保袖子已经适当地适合臂部。通过在第一端 处使用跨袖子内侧的圆周分布的两个传感器 322a-322b（例如一个在臂部的前侧， 一个在 臂部的后侧） （以及在中部以及第二端处的类似布置） ， 可以检测到身体部分装满袖子 102， 防止用户围绕仅部分适合袖子的身体较小部分来布置袖子。认识到 ： 传感器的数目以及它 们的布置可以取决于应用而变化， 并且可以通过附加的传感器进一步提高精确度。通过这 些传感器， 还可以确保可穿戴 TENS 设备实际地与用户的皮肤接触， 并且不与某些其他材料 接触。一种实现这种皮肤检测器的方式是测量生物物理性质， 借助于该生。

43、物物理性质可以 表征人类皮肤， 该生物物理性质诸如皮肤对于预定波长光的散射系数和 / 或吸收系数。对 于这种检测器的详细解释， 参照 WO02/078559 A1。其它的替代方案是测量光体积变化描记 （photo pletysmography） 以检测血流的存在， 或者执行电测量。 0052 根据一个实施例， 可穿戴 TENS 设备配备有转轴 （hinge） 318a-b 以及锁定装置 320a-b（如图 3 所示） 。这使得能够实现对于用户来说能够容易穿上和脱下的、 可打开的可 穿戴 TENS 设备 100。绕用户的臂部绑住袖子 102 的锁定装置 320a-b 优选地具有 “闭合” 指 示。

44、器， 以确保在电刺激开始之前袖子闭合。该 “闭合指示器” 可以简单地是当可穿戴袖子闭 合时闭合电路的电开关。 可打开的可穿戴TENS设备100使得能够使用其中的刚性材料。 使 用刚性材料用于可穿戴 TENS 设备 100 可以是有利的， 因为其使得更难以使可穿戴 TENS 设 备 100 适合可穿戴设备不被预期的身体部分。然而， 弹性材料可以提供更好的适合并且典 型地使得更容易调节可穿戴 TENS 设备以适应各种身体尺寸。 0053 技术人员认识到 ： 本发明绝不限于上述优选实施例。 相反， 在所附权利要求的范围 内许多修改和变化是可能的。 例如， 所述设备不限于由人类使用， 而是可以用于诸如马之类 的动物。 说 明 书 CN 102065757 B 10 1/2 页 11 图 1a 图 1b 说 明 书 附 图 CN 102065757 B 11 2/2 页 12 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102065757 B 12 。