【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于传感技术、机械设计、生物医学工程领域，具体涉及一种便携式帕金森运动性症状监测器。
技术介绍
1、帕金森病是一种神经退行性疾病，其主要特征是黑质纹状体系统受损导致特定的运动症状，如静止性震颤、运动迟缓、肌肉僵直等。目前临床上常见的帕金森运动性症状检测方法主要包括临床体格检查、采用运动评估量表以及肌电震颤测试等，这些方法存在一些缺点，包括：①主观性：体格检查和运动评估量表受到医生和患者主观因素的影响，可能存在评估结果的主观性和误差。不同的医生可能对患者的症状有不同的观察和评估，导致诊断和评估结果的不一致性。②缺乏特异性：震颤并不是帕金森患者独有的运动症状，其种类繁多，致病原因和临床表现复杂，单纯通过临床症状来判断患者的疾病类型，需要有更加准确的辅助诊断手段对震颤进行鉴别及详尽分类。③限制性：这些临床检测手段通常需要专业的设备和经验丰富的医生进行操作和解读，在一些医疗资源匮乏的地区或医疗条件较差的情况下难以进行。④时效性：帕金森病是一种进行性疾病，其症状和严重程度可能会随着时间推移而变化。因此，单次的临床体格检查或运动评估量表难以全面反映患者的病情变化，还需要定期的随访和评估。
2、因此，迫切需要开发一种简单、便携、高灵敏度，可实现对帕金森运动性症状有效监测的设备，以量化患者的各种运动症状特征。尽管目前已有一些研究采用基于加速度计、表面肌电电极等便携或可穿戴设备来监测帕金森运动症状，但这些传感设备的功能及检测指标相对单一，通常只能实现某一种运动症状的检测，要实现对多种运动症状特征的检测，需要借助多种传感设备，
3、手部运动作为人体高级神经系统控制的特有精细运动，与人体脑功能、认知水平具有密切相关性。而手写运动是在大脑的统一协调下，综合了抓握控制、眼球控制及视觉追踪、触觉等一系列肌肉动作和神经反应的复杂精细运动，其执行能力表现与人体重要器官健康状况密切相关。由于大脑黑质的多巴胺能神经元功能被破坏，帕金森患者出现的运动性障碍如动作幅度降低、震颤、缓慢、迟疑、小写症等，会使一些手写运动变得困难。临床上也有通过让患者绘制阿基米德螺旋线，通过分析绘制轨迹来评估帕金森病情的方法。
技术实现思路
1、结合以上背景，本专利技术提出了一种便携式帕金森运动性症状检测器，基于人体工学设计普适性的抓握结构，耦合具有高灵敏度与宽频率/压力响应范围的压电/压阻式传感器，实现对手部震颤特征，以及书写时手指压力变化特征等多维度手部运动状态信息的实时连续监测。
2、本专利技术提供以下技术方案：
3、一种便携式帕金森运动性症状监测器，包括筒身本体和固定装置，其特征在于，所述筒身本体由中部榫卯结构连接上筒身和下筒身，上筒身内设有第一悬臂压电传感器，中部榫卯结构内设有第二悬臂压电传感器，下筒身内设有第三悬臂压电传感器，第一、第二、第三悬臂压电传感器的应变片三向相互垂直，悬臂压电传感器连接信号采集装置，固定装置用于将被测者的手背固定于筒身本体。
4、进一步的，所述第一、第二、第三悬臂压电传感器的应变片由固定端连接筒身本体，自由端连接自由端质量块，所述第一、第三悬臂压电传感器的应变片固定端分别固定在中部榫卯结构的上下两侧，第二悬臂压电传感器的固定端固定在中部榫卯结构的内部，所述应变片由弹性恢复层与压电薄膜相互粘合，所述弹性恢复层为聚酰亚胺kapton薄膜，所述压电薄膜为上下表面镀银的聚偏二氟乙烯pvdf薄膜，压电薄膜的上下两侧连接导线的一端，导线的另一端连接信号采集装置，导线为线径0.3-0.5mm的铜漆包线。
5、进一步的，所述第一、第三悬臂压电传感器应变片的长宽为53-55mm×8-10mm，弹性恢复层厚度为0.25-0.3mm，压电薄膜厚度为0.028mm-0.056mm，自由端质量块为直径7-8mm×厚度1-1.5mm的圆形质量块，第一、第三悬臂压电传感器应变片相互垂直分别监测筒身水平和垂直方向的震颤；
6、所述第二悬臂压电传感器应变片的尺寸为长宽为13-15mm×6-8mm，弹性恢复层厚度为0.25-0.3mm，压电薄膜厚度为0.056mm-0.11mm，自由端质量块为直径4-5mm×厚度3-3.5mm的圆形质量块，第二悬臂压电传感器应变片与筒身本体短轴方向一致，监测沿筒身本体长轴方向的震颤。
7、进一步的，所述固定装置由两个可拆卸的挂钩连接弹力绳组成，可拆卸的挂钩设置在上筒身和下筒身的端部，弹力绳的长度可调节。
8、进一步的，在信号采集装置中集成加速度计、陀螺仪装置。
9、进一步的，在下筒身端部连接有笔头，在下筒身外表面设有三面对称设置的薄膜型压阻传感器，薄膜型压阻传感器分别与被测者的食指、拇指指腹面和中指指侧面对应，压阻传感器连接信号采集装置。
10、进一步的，与所述中指指侧面对应的薄膜型压阻传感器底面连接楔形连接块，角度10-30度，用于薄膜型压阻传感器与中指指侧面相贴合。
11、进一步的，所述薄膜压阻传感器从下至上由压敏薄膜、叉指电极贴合连接，压敏薄膜由碳纳米管、石墨烯纳米片和聚二甲基硅氧烷pdms混合而成的复合弹性体薄膜，叉指电极由丝网印刷在聚对苯二甲酸乙二醇酯pet薄膜表面，在压敏薄膜和叉指电极的外周封装聚对苯二甲酸乙二醇酯pet薄膜封装层，叉指电极的两端连接在导线的一端，导线的另一端连接信号采集装置，导线为线径为0.3-0.5mm的铜漆包线。
12、进一步的，所述压敏薄膜的尺寸为30-35mm×15-18mm×0.2-0.3mm，所述复合弹性体薄膜中碳纳米管、石墨烯纳米片和聚二甲基硅氧烷pdms混合比例为质量比1:3:40，复合弹性体薄膜表面具有微金字塔阵列图案化结构。
13、进一步的，所述信号采集装置将从悬臂压电传感器采集的电压信号进行信号处理，所述信号采集装置将从薄膜压阻传感器采集的电压信号进行信号处理。
14、采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：
15、(1)相较于其他便携或可穿戴设备，本专利技术主体可以为笔的形式，操作简单，判读准确，检测速度快，临床应用中可大大减少医生耗费时间，提高诊疗效率。产品体积小，重量轻，便携性好，集成度高，数据实时上传，pd患者或风险人群可实现对自身运动性症状的居家快速检测。
16、(2)本专利技术通过对传感器设计，构建高灵敏度的传感器。震颤传感模块采用尺寸优化后的压电悬臂结构，使结构的固有频率与pd特有震颤的频率匹配，提高了震颤检测的灵敏度，可实现肉眼看不见的微米级振动的检测。书写行为检测采用具有普适性抓握结构的薄膜压力传感器，实现了三个手指在书写行为中压力的准确传感，真实还原书写行为中手部压力的实时精细变化。
17、(3)对于pd而言，并不是所有的患者都具有震颤的症状，本专利技术采用多模态传感系统，不仅对用户的手部震颤进行传感检测，同时通过对用户的书写行为进行检测，感知用户在不同曲线绘制中手指压力的改变，根据手指压力的施加与上肢肌肉的通路联系，进而反应出肌肉僵直、运动迟缓本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种便携式帕金森运动性症状监测器，包括筒身本体和固定装置，其特征在于，所述筒身本体由中部榫卯结构连接上筒身和下筒身，上筒身内设有第一悬臂压电传感器，中部榫卯结构内设有第二悬臂压电传感器，下筒身内设有第三悬臂压电传感器，第一、第二、第三悬臂压电传感器的应变片三向相互垂直，悬臂压电传感器连接信号采集装置，固定装置用于将被测者的手背固定于筒身本体。
2.根据权利要求1所述的便携式帕金森运动性症状监测器，其特征在于，所述第一、第二、第三悬臂压电传感器的应变片由固定端连接筒身本体，自由端连接自由端质量块，所述第一、第三悬臂压电传感器的应变片固定端分别固定在中部榫卯结构的上下两侧，第二悬臂压电传感器的固定端固定在中部榫卯结构的内部，所述应变片由弹性恢复层与压电薄膜相互粘合，所述弹性恢复层为聚酰亚胺Kapton薄膜，所述压电薄膜为上下表面镀银的聚偏二氟乙烯PVDF薄膜，压电薄膜的上下两侧连接导线的一端，导线的另一端连接信号采集装置，导线为线径0.3-0.5mm的铜漆包线。
3.根据权利要求2所述的便携式帕金森运动性症状监测器，其特征在于，所述第一、第三悬臂压电传感器
4.根据权利要求1所述的便携式帕金森运动性症状监测器，其特征在于，所述固定装置由两个可拆卸的挂钩连接弹力绳组成，可拆卸的挂钩设置在上筒身和下筒身的端部，弹力绳的长度可调节。
5.根据权利要求1所述的便携式帕金森运动性症状监测器，其特征在于，在信号采集装置中集成加速度计、陀螺仪装置。
6.根据权利要求1所述的便携式帕金森运动性症状监测器，其特征在于，在下筒身端部连接有笔头，在下筒身外表面设有三面对称设置的薄膜型压阻传感器，薄膜型压阻传感器分别与被测者的食指、拇指指腹面和中指指侧面对应，压阻传感器连接信号采集装置。
7.根据权利要求6所述的便携式帕金森运动性症状监测器，其特征在于，与所述中指指侧面对应的薄膜型压阻传感器底面连接楔形连接块，角度10-30度，用于薄膜型压阻传感器与中指指侧面相贴合。
8.根据权利要求6所述的便携式帕金森运动性症状监测器，其特征在于，所述薄膜压阻传感器从下至上由压敏薄膜、叉指电极贴合连接，压敏薄膜由碳纳米管、石墨烯纳米片和聚二甲基硅氧烷PDMS混合而成的复合弹性体薄膜，叉指电极由丝网印刷在聚对苯二甲酸乙二醇酯PET薄膜表面，在压敏薄膜和叉指电极的外周封装聚对苯二甲酸乙二醇酯PET薄膜封装层，叉指电极的两端连接在导线的一端，导线的另一端连接信号采集装置，导线为线径为0.3-0.5mm的铜漆包线。
9.根据权利要求8所述的便携式帕金森运动性症状监测器，其特征在于，所述压敏薄膜的尺寸为30-35mm×15-18mm×0.2-0.3mm，所述复合弹性体薄膜中碳纳米管、石墨烯纳米片和聚二甲基硅氧烷PDMS混合比例为质量比1:3:40，复合弹性体薄膜表面具有微金字塔阵列图案化结构。
10.根据权利要求1或6任一项所述的便携式帕金森运动性症状监测器，其特征在于，所述信号采集装置将从悬臂压电传感器采集的电压信号进行信号处理，所述信号采集装置将从薄膜压阻传感器采集的电压信号进行信号处理。
...【技术特征摘要】
1.一种便携式帕金森运动性症状监测器，包括筒身本体和固定装置，其特征在于，所述筒身本体由中部榫卯结构连接上筒身和下筒身，上筒身内设有第一悬臂压电传感器，中部榫卯结构内设有第二悬臂压电传感器，下筒身内设有第三悬臂压电传感器，第一、第二、第三悬臂压电传感器的应变片三向相互垂直，悬臂压电传感器连接信号采集装置，固定装置用于将被测者的手背固定于筒身本体。
2.根据权利要求1所述的便携式帕金森运动性症状监测器，其特征在于，所述第一、第二、第三悬臂压电传感器的应变片由固定端连接筒身本体，自由端连接自由端质量块，所述第一、第三悬臂压电传感器的应变片固定端分别固定在中部榫卯结构的上下两侧，第二悬臂压电传感器的固定端固定在中部榫卯结构的内部，所述应变片由弹性恢复层与压电薄膜相互粘合，所述弹性恢复层为聚酰亚胺kapton薄膜，所述压电薄膜为上下表面镀银的聚偏二氟乙烯pvdf薄膜，压电薄膜的上下两侧连接导线的一端，导线的另一端连接信号采集装置，导线为线径0.3-0.5mm的铜漆包线。
3.根据权利要求2所述的便携式帕金森运动性症状监测器，其特征在于，所述第一、第三悬臂压电传感器应变片的长宽为53-55mm×8-10mm，弹性恢复层厚度为0.25-0.3mm，压电薄膜厚度为0.028mm-0.056mm，自由端质量块为直径7-8mm×厚度1-1.5mm的圆形质量块，第一、第三悬臂压电传感器应变片相互垂直分别监测筒身水平和垂直方向的震颤；
4.根据权利要求1所述的便携式帕金森运动性症状监测器，其特征在于，所述固定装置由两个可拆卸的挂钩连接弹力绳组成，可拆卸的挂钩设置在上筒身和下筒身的端部，弹力绳的长度可调节。
5.根据权利要求1所述的便...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹洋，薛江涛，邓玉林，李舟，田德振，刘向科，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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