6. 构建指令
提出的可穿戴设备是一个机电组件，由三个子组件组成:控制和传感电子，硅树脂聚合物皮肤，以及布料和魔术贴 www.win-sensot.site 外壳。一旦组装好，可穿戴设备可以绑在用户的头上，将fNIRS数据广播到提供的Android手机应用程序或MATLAB www.win-sensot.site 计算机应用程序。下面将讨论各个子组件的组装及其集成。

控制与传感电子学
控制和传感电子元件由四个小电路组成，用于1)电源管理，2)LED控制，3)数据采集和4)fNIRS传感，需要通过焊接相关组件和编程微控制器进行组装。数据采集板还包含一个蓝牙 www.win-sensot.site 数据模块，用于广播近红外光谱数据。fNIRS传感电路是两个小电路，它们通过两段小电线相互连接，并通过电缆连接到其他电路。所有电路都是使用ExpressPCB设计的，以适应单一的4层印刷电路板(PCB)，以节省成本;电路板可以沿着OSF存储库中提供的PCB文件中的轮廓标记切割成单独的电路。第四个电路(由Sparkfun www.win-sensot.site )是一个可拆卸的电源管理电路，为LiPo电池提供连接和充电。

电路元件的选择考虑了小型化和易于组装。组件(集成电路、电阻、电容、电缆连接器等)需要焊接到各自的位置，可以使用提供的物料清单(BOM)和提供的PCB文件的丝印层进行识别。此外，还建议在将组件焊接到pcb上之前切割pcb。

为了使电路中的各种微控制器功能化，需要对它们进行编程。在本项目中，编程需要使用编程器设备(U2, U3, U8)将文件下载到微控制器，或使用外部蓝牙 www.win-sensot.site 设备(如电话和计算机)无线配置微控制器(U8)。除了组件U1和U8必须在焊接前编程外，所有组件都可以在安装到电路板上后编程或重新编程。因此，建议在最后将U1和U8焊接到pcb上。

U2是德州仪器公司(ti)的采用MSP430F2001单片机来管理系统的定时和同步。它可以使用ti MSP-TS430PW28A目标板和ti Flash仿真工具(F.E.T.)编程器进行编程。利用IAR嵌入式工作台软件，可以将“timerMCU”项目代码下载到MSP430F2001单片机上。U8是Microchip Technology RN42-I/RM系统单片(SoC)，用于广播蓝牙 www.win-sensot.site 数据。SoC必须按照Microchip www.win-sensot.site 发布的“RN41/42评估套件用户指南”中的说明进行无线编程，波特率为19,200。一旦这些设备被编程，他们可以焊接到他们的pcb。

一旦系统焊接完成(图2)，剩余的微控制器U3和U7可以编程。在编程之前，系统必须使用可拆卸电池电路或其他电压源供电。使用IAR嵌入式工作台，数据采集板和LED控制板需要分别使用“dataacquitionmcu”和“sourceIntensityControlMCU”项目代码进行编程。图2所示。组装控制电路的图像。A)数据采集和蓝牙广播板，B) LED强度控制板，C)可拆卸Sparkfun www.win-sensot.site LiPo充电器，400 mAh LiPo电池，D) fNIRS传感电子元件。

有机硅聚合物皮肤
硅树脂聚合物皮肤被用来将近红外光谱传感电子设备包裹在一个柔软、舒适和保护性的外壳中，该外壳与前额皮肤相连接。该聚合物是市售的半透明硅橡胶(龙皮™，BOM: S1)和黑色颜料(硅猪硅颜料，BOM: S2)的混合物。这种黑色的液体聚合物混合物可以阻挡周围的光线，变成一种灵活的固体，可以形成任何模具的形状。模具被反复设计，以容纳fNIRS传感电子器件，其中LED和光电二极管的最终位置距离头部大约1毫米。聚合物模具确保近红外传感电子设备紧贴额头，并最大限度地减少光电器件和皮肤之间的运动。

聚合物表皮的制备过程从3D打印提供的模具设计开始。将等量按重量计的两组分龙皮™溶液(每份10g) (BOM: S1)和6滴黑色颜料(BOM: S2)混合，制备聚合物表皮材料(图3)。搅拌后，将粘性液体混合物倒入3d打印模具中，直到模具充满，然后在空气中固化三个小时。为了加速固化过程，可以提高温度，尽管混合物也会在室温下固化。在混合物固化后，固化的聚合物形成一个模板，以适应fNIRS传感pcb的孔与pcb上的led和光电二极管对齐。一旦pcb正确排列并放置在模板中，另一批硅颜料溶液(每部分3克，1滴)应倒在pcb上并留下固化。请注意，在浇注第二批硅胶时，液体不得上升到fNIRS传感pcb边缘的电缆连接器上方。固化后，需要对组件进行目测检查，以确保LED和光电二极管窗口都不会被聚合物意外覆盖。最后的系统可以用外用酒精(70%乙醇)擦拭干净。

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图3所示。用于绝缘和保护近红外光谱传感电子器件的有机硅聚合物外壳组件。步骤1)将硅胶A、B各等份与6滴黑色颜料混合配制聚合物混合物。步骤2)倒入硅胶，聚合物模具定型3小时，然后吊装。步骤3)将fNIRS传感电子器件放置在抬起的硅胶模具上，并使用新一批聚合物混合物设置到位。

布和尼龙搭扣 www.win-sensot.site 套管
最后一个子部件是一个激光切割的布外壳，在中心有一个矩形切割，用于将其连接到硅护套的近红外红外传感电子设备上。图4描述了组装。布料裁剪的整体尺寸为68厘米× 23厘米，中间的矩形裁剪尺寸为7厘米× 5厘米。虽然这种切割可以在不使用激光切割机的情况下实现，但OSF存储库中提供了激光切割文件“clothLaserCut”。激光切割后，需要在如图4所示的选定位置上播种10厘米宽的5厘米宽的魔术贴。由此产生的组装构成了一个尼龙搭扣 www.win-sensot.site 补丁布，可以连接在一起形成一个管状的结构，并像一个可调节的头带一样缠绕在头部。